科学家开发出了一种太阳能技术,将二氧化碳和水转化为液体燃料,可以立即添加到一个汽车的引擎作为dropin燃料。
一个photoreactor人工树叶在太阳照射下工作。图片来源:Motiar Rahaman
的剑桥大学研究人员利用光合作用将有限公司2阳光、水和multicarbon燃料,乙醇,丙醇,在一个单一的过程。这些燃料能量密度高和简单的存储和传输。
这些太阳能与化石燃料,燃料排放没有碳和完全可再生;同时,与大多数生物乙醇,他们不将农业土地从食品生产。
技术仍在实验室,研究人员认为他们的“人工叶”是一个至关重要的一步远离化石燃料为基础的经济。这项研究结果发表在《华尔街日报》自然能源。
因为它是来自植物而非化石燃料,乙醇被用作清洁汽油的替代品。现在大多数的汽车和卡车在路上汽油含有10%乙醇(E10燃料)。
美国是世界上最大的生物乙醇生产商:超过45%的玉米种植在美国用于乙醇生产,根据美国农业部。
乙醇等生物燃料有争议的技术,尤其是因为它们占用农业用地,可以用来种植粮食。
Erwin Reisner,教授,Yusuf Hamied化学系,剑桥大学
Erwin Reisner领导了这项研究。
几年来,Reisner的研究小组Yusuf Hamied化学系一直采用人工树叶产生可持续的,零碳燃料受到光合作用(植物将阳光转换成食品)的过程。
直到最近,这些人造叶子只能够生产简单的化学物质如合成气、氢气和一氧化碳的混合物用于生产燃料、医药、塑料和化肥。然而,对于技术更实用,它必须有能力生产更复杂的分子直接在一个太阳能的一步。
人造叶子现在可以有效地生产纯乙醇和丙醇而不需要合成气生产步骤。
科学家发明了一种铜和palladium-based催化剂。催化剂被修改,人工树叶可以更复杂的化学物质,即multicarbon醇乙醇和正丙醇。醇具有较高的能量密度和容易运输和存储。
其他研究人员已经能够创建类似的化学物质使用电力,但这是第一次这样复杂的化学物质已经创建了一个人工树叶使用来自太阳的能量。
阳光的人工树叶和液体燃料从二氧化碳和水是一个神奇的化学反应。通常情况下,当你试图将有限公司2使用一个人工树叶装置到另一个化工产品,你几乎总是得到一氧化碳或合成气,但在这里,我们已经能够产生一个实际液体燃料使用太阳的力量。这是一个激动人心的进步,在我们的工作开辟了全新的途径。
博士Motiar Rahaman、研究论文的第一作者、剑桥大学
目前,设备只是一个概念验证,只有最小的效率。研究人员正试图提高光吸收器的吸收太阳光的能力,以及催化剂的能力让更多的阳光变成燃料。进一步的研究也有必要规模的设备,这样就可以创建大量的燃料。
尽管仍有工作要做,我们已经证明这些人造叶子能够做什么。重要的是表明我们可以超越简单的分子,使直接是有用的东西,我们远离过渡化石燃料。
博士Motiar Rahaman、研究论文的第一作者、剑桥大学
这项研究的部分资金由欧盟委员会(European Commission)玛丽Skłodowska-Curie奖学金,剑桥的信任,和温顿物理项目的可持续性。Erwin Reisner研究员和Motiar Rahaman圣约翰学院的一名研究助理,剑桥。
期刊引用
Rahaman, M。等。(2023)太阳能液体multi-carbon燃料生产使用一个独立的perovskite-BiVO4人造叶子。自然能源。doi.org/10.1038/s41560 - 023 - 01262 - 3。
来源:https://www.cam.ac.uk