科技日報(bào)記者?張夢然
英國劍橋大學(xué)一個研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種超薄、靈活的設(shè)備，就像“人造樹葉”，其靈感來自植物將陽光轉(zhuǎn)化為食物的光合作用，能生產(chǎn)一種可持續(xù)的汽油替代品。這種設(shè)備成本低，足夠輕，可以漂浮在水上而不會占用陸地空間。相關(guān)研究發(fā)表在最近的《自然》雜志上。
(相關(guān)資料圖)
團(tuán)隊(duì)在劍 橋大學(xué)標(biāo)志性景點(diǎn)附近，包括嘆息橋、雷恩圖書館和國王學(xué)院禮拜堂，在康河上對輕質(zhì)“樹葉”進(jìn)行了戶外測試，結(jié)果表明，它們可像植物葉子一樣有效地將陽光轉(zhuǎn) 化為燃料。這是第一次在水上產(chǎn)生清潔燃料，如果擴(kuò)大規(guī)模，人造樹葉可用于受污染的水道、港口甚至海上，有助于減少全球航運(yùn)業(yè)對化石燃料的依賴。
劍橋大學(xué)國王學(xué)院禮拜堂附近的卡姆河上漂浮的人造樹葉，利用陽光和水產(chǎn)生清潔燃料。
英國劍橋嘆息橋附近的卡姆河上漂浮的人造葉子。
研究人員設(shè)計(jì)的超薄、靈活的設(shè)備，其靈感來自光合作用，低成本低且足夠輕，可以漂浮在水上，生產(chǎn)一種可持續(xù)的汽油替代品。
圖片來源：《自然》/維吉爾·安德烈
盡管近年來風(fēng)能和太陽能等可再生能源技術(shù)已經(jīng)越來越便宜且容易獲得，但對于航運(yùn)等行業(yè)來說，脫碳是一個更高的要求。全球約80%的貿(mào)易是由以化石燃料為動力的貨船運(yùn)輸?shù)模趪@氣候危機(jī)的討論中，該行業(yè)幾乎沒有受到關(guān)注。
幾年來，劍橋研究小組一直致力于開發(fā)基于光合作用原理的可持續(xù)汽油解決方案來解決這個問題。2019年，他們開發(fā)了一種人造樹葉，利用陽光、二氧化碳和水制造合成氣——一種用于生產(chǎn)許多化學(xué)品和藥物的關(guān)鍵中間體。
早期的原型通過將兩種光吸收劑與合適的催化劑結(jié)合來產(chǎn)生燃料。然而，它采用了厚玻璃基板和防潮涂層，這使得設(shè)備體積龐大。對于新版本的人造樹葉，研究人員 面臨的挑戰(zhàn)是如何將光吸收劑沉積在輕質(zhì)基材上并保護(hù)它們免受水滲透。為了克服這些挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)將薄膜金屬氧化物和鈣鈦礦材料涂在柔性塑料和金屬箔上。這些 設(shè)備覆蓋有微米級的防水碳基層，可防止水分降解。最終他們得到了一種既能順利工作，看起來又像一片真正樹葉的設(shè)備。
研究表明，這些葉片既實(shí)現(xiàn)了粉末懸浮液的重量輕，又兼具有線系統(tǒng)的高性能，結(jié)合了大多數(shù)太陽能燃料技術(shù)的優(yōu)勢。人造樹葉與現(xiàn)代制造技術(shù)兼容，標(biāo)志著向太陽能燃料生產(chǎn)自動化和規(guī)模化邁出了關(guān)鍵一步。