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“人工光合作用”:二氧化碳與水合成液體燃料丙烷

2019年06月20日 09:29 次閱讀 稿源:新浪科技 條評論

據國外媒體報道,利用陽光,光合作用可將二氧化碳和水轉化為能量,這一過程對植物而言至關重要,而一項模擬天然光合作用的技術未來或可用于減少大氣中的二氧化碳、并為引擎提供動力,科學家近日首次在實驗室中對這一過程進行了復制和改造,成功合成了液體燃料丙烷。丙烷能量密度很高,可以為引擎提供動力。

一項模擬天然光合作用的技術未來或可用于減少大氣中的二氧化碳、并為引擎提供動力。

液體燃料相比氣體燃料有許多優勢,如易于運輸、安全性更高、能量密度更大等等,若能進行大規模生產,這一技術可以幫助我們吸收大氣中過剩的二氧化碳,并利用陽光合成高能化學物質,為汽車和飛機提供動力。

綠色植物進行天然光合作用時,會利用陽光的光能、土壤中的水和空氣中的二氧化碳合成富含能量的葡萄糖,葉綠素在這一反應過程中起到催化劑的作用,使葉片呈現綠色的“染料”也是它,此外,葉綠素還會吸收陽光,而科學家在實驗室中復制光合作用時,用來吸收光能的并不是葉綠素,而是一種金屬。光能能夠促進二氧化碳和水之間化學反應的電子與質子轉化。

科學家在實驗室中復制光合作用時,用來吸收光能的并不是葉綠素,而是一種金屬。光能能夠促進二氧化碳和水之間化學反應的電子與質子轉化。

伊利諾伊大學厄巴納香檳分校的研究人員發現,金納米粒子在人工光合作用中也能起到很好的催化作用,該粒子表面可以與二氧化碳發生相互作用,并且吸收光能的效率很高,不僅如此,由于金本身并不活躍,在使用多次之后,也不會像其它金屬一樣分解或降解。

該研究的共同作者普拉山特?賈因博士表示:“液體燃料是一種理想的燃料,相比氣體燃料,它們運輸起來更容易、更安全、也更經濟,由于它們由長鏈分子構成,含有更多化學鍵,因此能量密度更高。”

有幾種方法可以將碳氫化合物中儲存的能量轉化為燃料,但賈因博士指出,傳統的燃燒方法(“燃燒”二氧化碳)反而會產生更多二氧化碳,“二氧化碳可以為燃料電池供能,產生電流和電壓。全世界有多家實驗室正在研究如何提高‘碳氫化合物—電能’的轉化效率。”

目前的人工光合作用效率還遠遠比不上植物,科學家們承認,他們還需要進一步調整使用的催化劑,以提高化學反應效率,實現了這一點之后,他們才會開始考慮將該反應過程商業化,賈因博士補充道:“到了那時,我們才能開始考慮如何擴大反應規模,這會是項艱難的工作,并且不同于任何非傳統的能量技術,這一技術還有許多經濟問題有待解決。”

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