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“人工光合作用”:二氧化碳与水合成液体燃料丙烷

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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,这一过程对植物至关重要,未来可能有一种模拟自然光合作用的技术。为了减少大气中的二氧化碳并为发动机提供动力,科学家们最近在实验室中首次复制并修改了这一过程,成功合成了液体燃料丙烷。丙烷具有高能量密度并且可以为发动机提供动力。

液体燃料比气体燃料具有许多优点,例如易于运输,更高的安全性,更高的能量密度等。如果可以进行大规模生产,该技术可以帮助我们吸收大气中过量的二氧化碳并利用阳光进行合成。为汽车和飞机提供动力的高能化学品。

当绿色植物利用自然光合作用时,它们利用太阳光的光能,土壤中的水和空气中的二氧化碳来合成富含能量的葡萄糖。叶绿素在该反应过程中起催化作用,使叶子看起来是绿色的。染料也是它。此外,叶绿素吸收阳光。当科学家在实验室中复制光合作用时,它不是叶绿素,而是金属。光能促进二氧化碳和水之间化学反应的电子和质子转换。

当科学家在实验室中复制光合作用时,不是用于吸收光能的叶绿素,而是金属。光能促进二氧化碳和水之间化学反应的电子和质子转换。

伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的研究人员发现,金纳米粒子也可以成为人工光合作用的良好催化剂。颗粒表面可与二氧化碳相互作用,吸收光能的效率很高。因此,由于金本身不活泼,因此在使用多次后不像其他金属那样分解或降解。

该研究的合着者Prashant Jain博士说:“液体燃料是一种理想的燃料。它们比气体燃料更容易,更安全,更经济,因为它们由长链分子组成。含有更多的化学键,因此能量密度更高。“

有几种方法可以将储存在碳氢化合物中的能量转换成燃料,但Jain博士指出,传统的燃烧方法(“燃烧”二氧化碳)将产生更多的二氧化碳,“二氧化碳可以为燃料电池提供动力,产生电流和电压世界各地的几个实验室正在研究如何提高“碳氢化合物 - 电力”的转换效率。

目前的人工光合作用效率远低于植物。科学家们承认他们需要进一步调整用于提高化学反应效率的催化剂。在实现这一目标后,他们将开始考虑将反应过程商业化。 Jain博士补充说:“那时,我们可以开始考虑如何扩大反应规模。这将是一项艰巨的任务,与任何非传统能源技术不同,仍有许多经济问题需要解决。