劍橋大學開發的一個設備在人工光合作用技術上邁進了一大步,模仿植物將陽光轉化為能量。只需陽光、二氧化碳和水,就能產生無污染的潔淨燃料。

這個設備完全獨立,無需外接電源、電纜或任何其它模塊。研究人員稱要擴大設備的規模很容易,可以建成太陽能農場一樣的模式,只需陽光和水,商業化生產潔淨燃料。

這是個前景很好的技術,可以減少對石油的依賴,並減少碳排放。難點在於如何減少不需要的副產品。

這份研究的第一作者劍橋大學化學系的王倩(Qian Wang,譯音)說:「人工光合系統產品的高度選擇性很困難,我們想產出儘可能多的燃料,少產生廢料。」

這項研究的負責人賴斯納(Erwin Reisner)說:「如果生成的是氣態燃料,其儲存以及和副產品的分離也比較複雜。所以我們想直接產出液態燃料,便於儲存和運輸。」

2019年,賴斯納帶領的研究組開發了一款名為「人工綠葉」的太陽能反應裝置,也是通過陽光、二氧化碳和水產生燃料,不過產生的是合成氣燃料。

這次新發表在《自然-能源》(Nature Energy)期刊上的研究,採用的是全新的技術,而且產出的是甲酸。

「人工綠葉」還需要額外的太陽能電池模塊,新設備不需要這些部件,僅靠一個內嵌光觸媒(photocatalyst,也叫光催化劑)材料的薄片工作。這種薄片由半導體粉末製成,容易批量生產,成本很經濟。

另外,新技術更可靠,產生的燃料更便於儲存,具有投入大規模生產的潛力。這個測試設備只有20平方厘米大。但是研究人員說,製成幾平方米的規模也很容易。

而且,研究者稱,甲酸可以儲存在特定的溶液中,通過化學反應還可以轉化成不同類型的燃料。

研究者表示,在投入商業運作之前,最好能再提高效率。

這項研究中使用的催化劑是基於鈷的材料。研究人員還在嘗試不同的催化劑,改善轉化的穩定性和效能。◇