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“人工光合作用”:二氧化碳与水合成液体燃料丙烷

2019/6/20 9:21:35 来源:新浪科技 作者:叶子 责编:孤城

北京时间6月20日消息,据国外媒体报道,利用阳光,光合作用可将二氧化碳和水转化为能量,这一过程对植物而言至关重要,而一项拟天然光合作用的技术未来或可用于减少大气中的二氧化碳、并为引擎提供动力,科学家近日首次在实验室中对这一过程进行了复制和改造,成功合成了液体燃料丙烷。丙烷能量密度很高,可以为引擎提供动力。

液体燃料相比气体燃料有许多优势,如易于运输、安全性更高、能量密度更大等等,若能进行大规模生产,这一技术可以帮助我们吸收大气中过剩的二氧化碳,并利用阳光合成高能化学物质,为汽车和飞机提供动力。

绿色植物进行天然光合作用时,会利用阳光的光能、土壤中的水和空气中的二氧化碳合成富含能量的葡萄糖,叶绿素在这一反应过程中起到催化剂的作用,使叶片呈现绿色的“染料”也是它,此外,叶绿素还会吸收阳光,而科学家在实验室中复制光合作用时,用来吸收光能的并不是叶绿素,而是一种金属。光能能够促进二氧化碳和水之间化学反应的电子与质子转化。

科学家在实验室中复制光合作用时,用来吸收光能的并不是叶绿素,而是一种金属。光能能够促进二氧化碳和水之间化学反应的电子与质子转化。

伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的研究人员发现,金纳米粒子在人工光合作用中也能起到很好的催化作用,该粒子表面可以与二氧化碳发生相互作用,并且吸收光能的效率很高,不仅如此,由于金本身并不活跃,在使用多次之后,也不会像其它金属一样分解或降解。

该研究的共同作者普拉山特•贾因博士表示:“液体燃料是一种理想的燃料,相比气体燃料,它们运输起来更容易、更安全、也更经济,由于它们由长链分子构成,含有更多化学键,因此能量密度更高。”

有几种方法可以将碳氢化合物中储存的能量转化为燃料,但贾因博士指出,传统的燃烧方法(“燃烧”二氧化碳)反而会产生更多二氧化碳,“二氧化碳可以为燃料电池供能,产生电流和电压。全世界有多家实验室正在研究如何提高‘碳氢化合物—电能’的转化效率。”

目前的人工光合作用效率还远远比不上植物,科学家们承认,他们还需要进一步调整使用的催化剂,以提高化学反应效率,实现了这一点之后,他们才会开始考虑将该反应过程商业化,贾因博士补充道:“到了那时,我们才能开始考虑如何扩大反应规模,这会是项艰难的工作,并且不同于任何非传统的能量技术,这一技术还有许多经济问题有待解决。”

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