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科学家开发新型“人造叶子”,可以从空气中吸取二氧化碳

文章来源:未知 编辑:转载 时间:2019-02-17
导读: 研究人员已经开发出一种新型的人工叶子,这种叶子能够从空气中吸收二氧化碳。 植物是神奇的小发电站,把阳光、水和二氧化碳转化为能量。在过去的几年里,人类试图用人造树叶来模仿这种情况,但是他们从来没有达到要求。现在,来自芝加哥伊利诺斯大学的研究人

研究人员已经开发出一种新型的人工叶子,这种叶子能够从空气中吸收二氧化碳。

植物是神奇的小发电站,把阳光、水和二氧化碳转化为能量。在过去的几年里,人类试图用人造树叶来模仿这种情况,但是他们从来没有达到要求。现在,来自芝加哥伊利诺斯大学的研究人员设计了一种新版本,可以在真实环境下工作,从空气中吸收二氧化碳,制造氧气和合成燃料。
2011年,首批人造叶子之一从哈佛大学诞生,利用阳光将水分解成可收获的氢气和氧气。从那时起,其他版本使用类似的技术来制造电力、液体燃料、肥料,甚至药物。目前,最有前途的人造叶子能够很好地吸收二氧化碳,但这只是在实验室条件下。
这项研究的通讯作者米内什·辛格说:“到目前为止,所有在实验室中测试过的人造叶子的设计都使用了来自加压罐的二氧化碳。”“为了在现实世界中成功实施,这些装置需要能够从空气和烟气等稀释得多的来源提取二氧化碳。烟气是燃煤电厂排放的气体。”
UIC的研究人员表示,他们的新人工叶子设计已经具备了这种现实世界的特性。这听起来非常简单——它基本上是一个传统的人工光合作用单位,包裹在一个新的透明胶囊中。外层是由季铵盐树脂制成的半透膜,充满水。
这个想法是,当阳光照射到设备上时,水会通过这些小孔慢慢蒸发出去。取而代之的是从外部有选择地吸收二氧化碳。反过来,这些气体通过内部的人工光合作用单位转化为一氧化碳。从那里,一氧化碳可以被捕获并用于多种用途,比如制造合成燃料。氧气也是一种副产品,也可以像天然植物那样收集或释放到外面的空气中。
研究人员表示,他们的设计在这一过程中的效率将是天然叶子的10倍。如果在一个地方聚集足够多的二氧化碳,就可以产生相当数量的燃料,并很好地净化周围的空气。
团队计算,在360年有一天,这些叶子——每个测量长170厘米,宽20厘米(67 x 7.9)——能够产生半吨的一氧化碳,并把10%的二氧化碳从空气中约100米(328英尺)的设置。
辛格说:“通过将传统的人工叶子技术包裹在这种特殊的薄膜内,整个装置就能像一片天然叶子一样在外面发挥作用。”“我们的概念设计使用了现成的材料和技术,当它们结合在一起时,就可以制造出一种人工叶子,可以在实验室之外使用,在减少大气中的温室气体方面发挥重要作用。”
这项研究发表在ACS可持续化学与工程杂志上。

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