无线设备利用阳光、二氧化碳和水制造清洁燃料
研究人员开发了一种独立设备，可以将阳光、二氧化碳和水转化为碳中性燃料，而无需任何额外的组件或电力。
该设备由剑桥大学的一个团队开发，是实现人工光合作用的重要一步——一种模仿植物将阳光转化为能量的能力的过程。它基于先进的“照相纸”技术，可将阳光、二氧化碳和水转化为氧气和甲酸——一种可直接使用或转化为氢气的可储存燃料。
发表在《自然能源》杂志上的结果代表了一种将二氧化碳转化为清洁燃料的新方法。无线设备可以放大并用于类似于太阳能农场的能源“农场”，使用阳光和水生产清洁燃料。
收集太阳能以将二氧化碳转化为燃料是减少碳排放和摆脱化石燃料的一种很有前途的方法。然而，在没有不需要的副产品的情况下生产这些清洁燃料是具有挑战性的。
“很难实现具有高度选择性的人工光合作用，因此您将尽可能多的阳光转化为您想要的燃料，而不是留下大量废物，”第一作者钱博士说。剑桥大学化学系的王。
“此外，气体燃料的储存和副产品的分离可能很复杂——我们希望能够清洁地生产液体燃料，这种燃料也易于储存和运输，”Erwin Reisner 教授说。论文的资深作者。
2019 年，Reisner 小组的研究人员开发了一种基于“人造叶子”设计的太阳能反应堆，该反应堆还使用阳光、二氧化碳和水来生产称为合成气的燃料。新技术的外观和行为与人造叶子非常相似，但以不同的方式工作并产生甲酸。
虽然人造叶子使用来自太阳能电池的组件，但新设备不需要这些组件，仅依靠嵌入片材的光催化剂来生产所谓的光催化剂片材。这些片材由半导体粉末制成，可以轻松且经济高效地大量制备。
此外，这项新技术更强大，可生产更易于储存的清洁燃料，并显示出大规模生产燃料产品的潜力。测试单元的大小为 20 平方厘米，但研究人员表示，将其放大到几平方米应该相对简单。此外，甲酸可以在溶液中积累，并通过化学方式转化为不同类型的燃料。
“我们对它在选择性方面的表现感到惊讶——它几乎不产生副产品，”王说。“有时事情并没有你想象的那么好，但这是一种罕见的情况，它实际上工作得更好。”
二氧化碳转化钴基催化剂容易制备且相对稳定。虽然这项技术比人造叶子更容易扩大规模，但在考虑任何商业部署之前，效率仍然需要提高。研究人员正在试验一系列不同的催化剂，以提高稳定性和效率。
目前的结果是与东京大学的 Kazunari Domen 教授团队合作获得的，他是该研究的合著者。
研究人员现在正在努力进一步优化系统并提高效率。此外，他们正在探索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道路，”赖斯纳说。
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新能源
2021-06-15
