導言：目前廣泛使用的由化石燃料產生的氣體，可以由一種只使用陽光、二氧化碳和水的“人造葉子”製造，並最終可以用來開發一種可替代汽油的可持續液體燃料。
劍橋大學Reisner和同事們製造的“人造葉子”設備的靈感來自於光合作用----植物利用陽光的能量將二氧化碳轉化為食物的自然過程。
在人造葉子上，兩個類似植物吸收陽光的分子吸光器與一種由天然豐富的鈷元素製成的催化劑結合在一起。這種人造葉子並不使用化石燃料，而是由陽光提供動力，而且研究人員發現他們的光吸收器甚至在雨天或陰天的低水平陽光下也能工作。與目前生產合成氣的工業過程不同，這種葉子不會向大氣中釋放任何額外的二氧化碳。
研究結果發表在最新《自然材料》雜誌上。
合成氣目前是由氫和一氧化碳的混合物製成，用於生產一系列的商品，如燃料、藥品、塑料和化肥。
當裝置浸入水中時，一個光吸收器利用催化劑產生氧氣。另一種進行化學反應，將二氧化碳和水還原成一氧化碳和氫氣，形成合成氣混合物。
這項研究是在克里斯蒂安多普勒可持續合成氣化學實驗室完成的。該實驗室由奧地利政府和奧地利石油化工公司OMV共同出資，OMV正在尋找使其業務更具可持續性的方法。
以碳中和的方式生產合成氣作為液體燃料的基礎的基礎研究是開創性的。其他“人造葉子”裝置也被開發出來，但它們通常只產生氫氣。劍橋大學的研究人員表示，他們之所以能夠可持續地生產合成氣，是因為他們使用的材料和催化劑的組合。
其中包括最先進的鈣鈦礦光吸收器，與硅或染料敏化材料製成的光吸收器相比，它能提供高的光電壓和電流，為化學反應提供動力，從而使二氧化碳還原為一氧化碳。研究人員還使用鈷作為分子催化劑，而不是鉑或銀。鈷不僅成本更低，而且比其他催化劑更能產生一氧化碳。
該團隊目前正在研究如何利用他們的技術生產一種可替代汽油的可持續液體燃料。
合成氣已經被用作生產液體燃料的基本原料。科學家們下一步想做的，不是先製造合成氣，然後再把它轉化成液體燃料，而是一步一步地從二氧化碳和水中製造出液體燃料。
儘管在利用風能和光電等可再生能源發電方面已經取得了很大的進展，但合成汽油的發展是至關重要的，因為目前電力只能滿足全球25%的能源需求。液體燃料的主要需求是為重型運輸、航運和航空提供可持續的動力。
科學團隊們表示，其終極目標是可持續地生產容易被用作燃料的乙醇等產品。利用二氧化碳還原反應一步就從陽光中產生這種物質是很有挑戰性的。但是他們有信心，正在朝著正確的方向前進，有正確的催化劑，相信將能夠在不久的將來生產出一種能夠演示這一過程的裝置。
1. Bias-free solar syngas production by integrating a molecular cobalt catalyst with perovskite–BiVO4 tandems
2. 'Artificial leaf' successfully produces clean gas
3. News from University of Cambridge
閱讀更多 生食堂 的文章
