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人工光合作用再获进展

发布时间:2020-02-15 21:17:53 编辑:笔名

人工光合作用再获进展

人们通常认为,在没有阳光/风的时候,太阳能/风能发电设施也没有了用武之地。但科学家们最近发现,人工光合作用或许能够解决这个问题。

以往,最常用的解决办法是电池,它能够将可再生能源产生的电力储存起来,这样无论什么时候或天气如何,可再生能源设备都能持续向电供电。

但据探索频道站()报道,科学家们现在又把目光投向了新的方向——他们计划利用“人造树叶”将太阳能转化为液体糖分或碳水化合物进而存储起来。

植物吸收太阳能并将其转化为供未来使用的化学能量。美国加州理工学院的科学家们近期发表在《美国国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)》的论文中表示,他们发现了目前在人工模拟光合作用中所缺失的一环。

论文作者之一、加州理工学院化学教授内特·路易斯(Nate Lewis)将人工光合作用比喻为一座为可再生能源而建的桥梁,他说:“如果要发展可再生能源,你必须知道如何储存这些零碳排放的能源,以及如何最大限度降低这些能源在运输过程中的碳排放。只有同时满足这两个条件的技术才是真正的可再生能源。”

路易斯认为,要解决上述问题,人工光合作用无疑是首选。科学家们希望通过人工光合作用将“阳光、水,或许还有二氧化碳,转化为能源。”

以往的许多研究都显示,通过使用仿生叶片来进行人工光合作用生产能源的方法是可行的。

与此前的研究不同

,加州理工学院这次的研究从不同的角度对该技术进行了完善。 他们发现,一种特殊的薄膜可以避免人工光合作用中产生的易挥发气体发生爆炸。

人工光合作用需要两种光敏电极:一种将水分子氧化形成氧气、质子和电子;另一种将质子和电子结合起来产生氢气。这两种电极必须被隔离开来,以保证这两种气体在进入管道之前不会混合而引发爆炸。而加州理工学院的科学家们发现的一种氧化镍膜能够有效隔离这两种气体。

路易斯说,这个发现证明了人工光合作用是可行的。但他同时表示,这项技术还需要完善,估计在未来十年内能够成熟。

德国普朗克化学能量转换研究所(Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion)的化学家迪米特里奥斯·潘塔兹(Dimitrios A. Pantazis)表示,只有在国际范围内广泛采用这项技术,人工光合作用才能有助于减缓气候变化的影响。同时,只有各国控制好化石燃料消费,这样的科技才有望投入市场。此外,潘塔兹认为人工光合作用还面对着许多在短时间内难以克服的挑战,例如需要建造新的存储、运输和使用这种能源的基础设施。

哈佛大学化学系能源教授丹尼尔·诺塞拉(Daniel Nocera)则表示,制造人工叶的难题还未完全解决,加州理工学院研发的薄膜也可能带来各种新问题。他认为薄膜若长时间使用,仍存在诸多问题,但这依旧是个重要的实验室发现。

当问诺塞拉他认为什么时候才会有商用规模的人工光合作用技术出现以减少温室气体排放时,他回答道:“什么时候全世界才会严肃对待这一问题(气候变化),为碳排放标价呢?如果你能回答这个问题,你就能得到上一个问题的答案。”(编译 马晓舫)

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