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除了可再生之外,太阳能和风能有一个共同点:当太阳没有照射或风不吹时,它们不发电

但人工光合作用有朝一日可能有助于改变这一点

正在开发电池存储作为向电网供电可再生电力的方式,无论天气或时间如何,以减少对碳排放化石燃料的依赖

但是一些科学家正在寻找植物和树木来寻找另一种解决方案 - 使用人造叶子,可以将太阳能转化为液体糖或碳水化合物形式的燃料

在自然界中,植物利用来自太阳的能量并将其转化为化学能,以便以后使用

根据本周在“美国国家科学院院刊”上发表的一篇论文,加州理工学院的科学家们认为他们已经发现了人工版本发展过程中缺失的环节

“我们今天应该做很多事情,如果我们真的想降低碳排放,我们已经做了,”加州理工学院化学教授,该论文的共同作者Nate Lewis说

“这不是其中之一

这是桥梁

如果你想引进可再生能源,你必须找到一种方法来储存无碳电力,并获得高能量密度的运输燃料碳中性

我们必须准备好能够做到这两件事的技术

“人工光合作用是这项工作的主要候选人,他说

“我们的想法是,我们希望将阳光,水和潜在的二氧化碳作为输入,并将燃料作为输出,”刘易斯说

其他研究,包括2月份发表的哈佛大学研究,已经显示出通过使用“仿生叶子”作为可能的能源进行人工光合作用的希望

该研究显示了人造叶片如何与特殊细菌一起使用以产生液体“太阳能燃料”

加州理工学院的团队研究了类似技术的不同方面来制造液体燃料

为此,他在加州理工学院人工光合作用联合中心的团队展示了一种特殊的膜如何使人工光合作用工作,而不会有过程中涉及的挥发性气体爆炸的风险

人工光合作用需要两个光敏电极:一个氧化水分子形成氧气,质子和电子,而另一个电极结合质子和电子产生氢气

屏障必须将两个电极分开,以便气体可以进入管道而不会爆炸

该团队发现,有效分离电极的氧化镍薄膜是关键

刘易斯说,这一发现表明人工光合作用可以发挥作用,但需要做更多的研究来完善这项技术,而这种技术很可能在未来十年左右成熟

“人工光合作用技术的可用性只有在国际层面被广泛和积极地用作能源战略时才有助于缓解气候变化,”德国马克斯普朗克化学能转换研究所的化学家Dimitrios A. Pantazis说

并补充说,只有各国能够控制化石燃料消耗,才能出现必要的技术

他说,还有一些巨大的挑战,不太可能很快被克服,包括建立新的基础设施来储存,运输和使用太阳能燃料

哈佛大学化学系能源教授Daniel Nocera说,制造人造叶片的生产挑战也未得到解决,加州理工学院的膜片可能特别容易出现问题

刘易斯说他的团队表明它所用的膜可以使用一段时间

“当然,如果涂层/催化剂破裂,系统将被击中,”Nocera说

“因此,长期问题仍然存在

但这是一个很好的实验室实验

“商业规模的人工光合作用技术什么时候开始减少温室气体排放

“世界什么时候才能认真对待碳价

”诺塞拉说

“当你为我回答这个问题时,你也会得到你问题的答案

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