人造光合作用进展：独立设备将阳光，二氧化碳和水转化为清洁燃料

由剑桥大学的团队开发的该设备是实现人造光合作用的重要一步 - 一种模仿植物将阳光转化为能量的过程。它基于先进的“Photosheet”的技术，并将阳光，二氧化碳和水转化为氧气和甲酸 - 可容纳可直接使用或转化为氢气的可存储燃料。

研究人员开发了一个独立的装置，将阳光，二氧化碳和水转化为碳中性燃料，而无需任何额外的部件或电力。

由剑桥大学的团队开发的设备是实现人造光合作用的重要一步 - 一种模仿植物将阳光转化为能量的过程。它基于先进的“Photosheet”技术，将阳光，二氧化碳和水转化为氧气和甲酸 - 一种可容纳可直接使用或转化为氢气的可存储燃料。

报道的结果在曲内能量中表示，将二氧化碳转化为清洁燃料的新方法。无线设备可以缩放并用于类似于太阳能电池的能源“农场”，使用阳光和水生产清洁燃料。

钱王和她的同事博士开发了一个独立的装置，将阳光，二氧化碳和水转化为碳中性燃料，而无需任何额外的部件或电力。

收获太阳能将二氧化碳转化为燃料是减少碳排放和远离化石燃料的过渡的有希望的途径。然而，在没有不必要的副产品的情况下生产这些清洁燃料是挑战性的。

“难以实现具有高度选择性的人造光合作用，因此您可以将尽可能多的阳光转化为您想要的燃料，而不是留下很多浪费，”第一作者博士说从剑桥的化学系王王。

“另外，储存气体燃料和副产品的分离可能是复杂的 - 我们想到我们可以清洁生产的液体燃料，这些燃料也可以很容易地存储和运输，”纸张教授说高级作者。

2019年，Reisner组的研究人员基于“人工叶”设计开发了一种太阳能反应器，也使用阳光，二氧化碳和水生产燃料，称为合成气。新技术看起来与人造叶相似，但以不同的方式工作并产生甲酸。

虽然人造叶片使用来自太阳能电池的组分，但是新装置不需要这些组件并仅依赖于嵌入片材上的光催化剂以产生所谓的光催化剂片。片材由半导体粉末组成，其可以容易且成本有效地以大量制备。

此外，这种新技术更加强大，生产更容易存储的清洁燃料，并显示在规模上产生燃料产品的可能性。测试单元的尺寸为20平方厘米，但研究人员表示应该相对简单地缩放到几平方米。另外，甲酸可以累积在溶液中，并将化学转换成不同类型的燃料。

“我们惊讶于它在其选择性方面如何 - 它产生几乎没有副产品，”王说。““有时事情并不像你所期望的那样，但这是一个罕见的案例，它实际上工作得更好。”

转化基钴基催化剂的二氧化碳易于制造和相对稳定。虽然这项技术比人工叶更容易扩大，但在考虑任何商业部署之前仍需要提高效率。研究人员正在尝试一系列不同的催化剂，以改善稳定性和效率。

目前的成绩是与该研究共同作者从东京大学的Kazunari Domen团队合作获得的。

研究人员现在正在努力进一步优化系统并提高效率。此外，它们探索用于在设备上使用的其他催化剂以获得不同的太阳能燃料。

“我们希望这项技术将为可持续和实用的太阳能燃料生产铺平，”Reisner说。

参考：“分子工程光催化剂薄膜塑造板，用于碳二氧化碳和水资源的生产”，朱王，Julien Warnan，SantiagoRodríguez-jiménez，Jane J. Leung，Shafeer Kalathil，Virgil Andrei，Kazunari Domen和Erwin Reisner，2020年8月24日，自然Energy.doi：
10.1038 / S41560-020-0678-6