劍橋大學研發「人工光合作用」,可將二氧化碳轉換成燃料!

2020-12-06 騰訊網

近幾十年來，隨著環保呼聲高漲，人類大力研究從陽光獲取能源的技術，除了常見的太陽能光電板之外，「人造光合作用」也是研究的項目之一。近期，劍橋大學科學家研究出一種基於相紙（photosheet）的人造光合作用機制，轉換效率高，沒有毒性副產物，而且成本低，是有望商業化的方案。

研究團隊將論文發布在《Nature Energy》期刊上。

通過相紙，能將二氧化碳與水轉換成甲酸

相紙，或稱光觸媒紙（photocatalyst sheet），是人造光合作用的化學反應核心。相紙上有特殊的半導體粉末，被陽光照射後，能藉由鈷催化劑的協助，將二氧化碳、水轉換成氧氣與甲酸，而甲酸可以直接當燃料，也可以轉成氫氣，作為另一種乾淨能源。

論文第一作者Qian Wang表示，這個化學反應的特點，是它的選擇性（selectivity）很高；也就是說，它的轉換效率很高，不會有太多的副產物，而且它的副產物「氧氣」也沒有毒性。此外，甲酸能夠通過溶液的方式存儲，相對方便，也能轉換成不同的燃料。

雖然實驗室中的相紙尺寸僅為20 x 20 cm，但研究團隊表示，相紙能夠輕易地放大，做成大型發電數組，如同現在的太陽能電廠，成本卻不會暴增。

研究團隊實驗不同的催化劑，期望提升轉換效率

其實在2019年，劍橋大學研究人員也製造出一種人工光合作用機制「人造葉」，但這次發布的方案更有商業化的潛力；而相較於人造葉產生的合成氣，相紙產生的甲酸更容易存儲。

但相紙離商用化仍有段距離。研究團隊正在實驗不同的催化劑，期望提升能量轉換效率，也研究是否能合成其他的燃料。

光合作用是生物演化出的高效太陽能轉換機制。幾億年來，地球上的植物通過光合作用，將太陽能轉換成可利用的能量，並與自然環境達到微妙的平衡。由於化石燃料、核能都會產生有害廢棄物，人類開始師法自然，研究人造光合作用，期望創造出環保的能源方案。劍橋大學研發的相紙，是目前有可能商業化的方案之一。

參考資料

《Nature Energy》、《Cambridge Research News》、《Science Alert》、《SciTech Daily》

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