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漂浮“人造树叶”可在水上生产清洁燃料

科技(keji)日报北京8月17日电 (记者张梦然)英国剑桥大学一个研究团队(tuandui)(dui)设(she)计出一种超薄、灵活的(de)设(she)备,就像“人(ren)造树叶”,其灵感来自植物将阳光转化为食物的(de)光合作用,能生产一种可持续的(de)汽油替代品。这种设(she)备成本低、足够轻,可以漂浮在水上而不会占用陆地空间。相关研究发表在最近的(de)《自然》杂志上。

团队(tuandui)(dui)在剑桥大学标志性景点附近,包括叹息桥、雷恩图书馆和国王学院礼拜堂,在康河上对(dui)轻质“树叶”进行了户外测试,结果表明,它(ta)们(men)可像植物叶子一样有效地将阳光转化为燃料。这是(shi)第一次在水上产生清洁燃料,如果扩大规模,人(ren)造树叶可用于受污染的(de)水道、港口甚至海上,有助于减少全球航运业对(dui)化石燃料的(de)依赖。

尽管近年来风能和太阳能等可再生能源技术已经越来越便宜且容易获得,但对(dui)于航运等行业来说,脱碳是(shi)一个更高的(de)要求。全球约80%的(de)贸易是(shi)由以化石燃料为动力的(de)货船运输的(de),但在围绕气候危机的(de)讨论中,该行业几乎没有受到关注。

几年来,剑桥研究小组一直致力于开发基于光合作用原理的(de)可持续汽油解决方案来解决这个问题。2019年,他(ta)们(men)开发了一种人(ren)造树叶,利用阳光、二氧化碳和水制造合成气——一种用于生产许多化学品和药物的(de)关键中间体。

早期的(de)原型通过将两种光吸收剂与合适的(de)催化剂结合来产生燃料。然而,它(ta)采用了厚玻璃基板和防潮涂层,这使得设(she)备体积庞大。对(dui)于新版本的(de)人(ren)造树叶,研究人(ren)员面临的(de)挑战是(shi)如何将光吸收剂沉积在轻质基材上并保护它(ta)们(men)免受水渗透。为了克服这些挑战,该团队(tuandui)(dui)将薄膜金属氧化物和钙钛矿材料涂在柔性塑料和金属箔上。这些设(she)备覆盖有微米级的(de)防水碳基层,可防止水分降解。最终他(ta)们(men)得到了一种既能顺利工作,看起来又像一片真正树叶的(de)设(she)备。

研究表明,这些叶片结合了大多数太阳能燃料技术的(de)优势(youshi)。人(ren)造树叶与现代制造技术兼容,标志着向太阳能燃料生产自动化和规模化迈出了关键一步。

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这种新型人(ren)造树叶的(de)第一大优点,无疑是(shi)可以将水分解为氢气和氧气,或将CO2还原为合成气;第二大优点,就是(shi)“省地儿”——许多可再生能源技术,包括太阳能燃料技术,其实都会占用大量陆地空间,因此,如果能将生产转移到开放水域,就意味着清洁能源和土地使用不会相互竞争。理论上,人(ren)们(men)还可以把这些设(she)备卷起来,放在几乎任何地方,这也有助于能源安全。 【编辑:李岩】

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