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2019-10-23
据外媒New Atlas报道，不起眼的叶子是一台不可思议的“小机器”，将阳光和二氧化碳转化为植物的能量。而人工版本的叶片可能是有用的可再生能源，甚至可以用来生产燃料。现在，剑桥大学的研究人员已经开发出一种人造叶片，该叶片可以产生合成气，而不会释放二氧化碳。
合成气以一氧化碳和氢气为主要组分，有时会混入一些二氧化碳。尽管从技术上讲，它可以燃烧产生电能或用于照明和供暖，但它通常是制造产品的中间步骤（包括塑料，化肥和柴油等燃料）。不幸的是，生产它会释放二氧化碳到大气中。
该研究的资深作者Erwin Reisner表示：“您可能没有听说过合成气，但是每天您都会消费使用合成气制造的产品。能够可持续地生产它是影响全球碳循环并建立可持续的化学和燃料工业的关键步骤。”
为了解决这个问题，剑桥团队开发了一种新的人造叶片原型，该原型可以通过光合作用产生合成气。新设备包含两个由钙钛矿制成的光吸收剂和一个钴催化剂。将它们放在水中时，一侧会产生氧气，而另一侧则会将二氧化碳和水还原为一氧化碳和氢气。然后可以将后两种气体合并为合成气。
研究小组表明，即使在相对较暗的光线下，如多云或雨天，该技术仍然可以工作。选择钙钛矿是因为它善于吸收光并产生电压，这就是为什么它最近出现在太阳能电池板中的原因。同时，与其他材料相比，催化剂中的钴成本更低、产生一氧化碳的效率更高。然而目前转换效率仍然很低–新设计目前可产生0.06％的氢气和0.02％的一氧化碳。
新设备加入了一系列人工叶片设计，这些人工叶片设计正在开发中，以创建一系列有用的产品，例如电力、药品、化肥和氢燃料。最终，团队希望能够跳过中间人合成气阶段。
Reisner表示：“下一步我们要做的是先将二氧化碳和水制成液态燃料，而不是先制造合成气然后将其转化为液态燃料。对液体燃料的主要需求是能可持续地为重型运输、航运和航空提供动力。”
该研究发表在《自然-材料》杂志上。
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