剑桥大学的科学家们发明了一种人造叶子，它利用阳光将二氧化碳和水转化为乙醇和丙醇。这是首个利用太阳能人造叶子制成的清洁即用型液体汽车燃料。这将省去生产合成气的中间步骤，使该技术更加可行，并为零碳未来铺平道路。这些燃料能量密度高，易于储存和运输。
研究人员开发出一种太阳能技术，可以将二氧化碳和水转化为液体燃料。这种由人造树叶制成的液体燃料可以直接作为替代燃料注入汽车。
剑桥大学的研究人员利用光合作用，在单一过程中将二氧化碳、水和阳光转化为多碳燃料乙醇和丙醇。这些清洁的液体燃料能量密度高，且易于储存和运输。
与化石燃料不同，这些太阳能燃料不排放二氧化碳，而且完全可再生。与大多数生物乙醇不同，它们不会占用粮食生产的农田。虽然这项技术仍处于实验室阶段，但研究人员相信，他们的“人造叶子”是摆脱化石燃料经济的重要一步。
生物乙醇源自植物而非化石燃料，因此被认为是比汽油更清洁的替代品。大多数现代汽车和卡车都使用含有高达10%乙醇的E10汽油。据美国农业部统计，美国是世界上最大的生物乙醇生产国。该国种植的玉米约有45%用于生产乙醇。
该团队首席研究员欧文·雷斯纳教授表示： “像乙醇这样的生物燃料是一项备受争议的技术，尤其因为它们占用了原本可以用来种植粮食的农业用地。”
多年来，赖斯纳在尤素夫·哈米德化学系的研究小组一直在开发受光合作用启发的零碳可持续燃料。唯一的区别在于，他们使用人造树叶进行光合作用。
目前，这些太阳能驱动的人造叶片或合成叶片只能生产一些简单的分子，例如合成气——一种氢气和一氧化碳的混合物，可用于制造燃料、药品、聚合物和化肥。然而，为了使这项技术更具实用性，它必须能够在单一的太阳能驱动过程中直接生产更复杂的分子，从而省去制备合成气的步骤。
科学家们研制出一种铜钯基催化剂。经过精心调校，这种催化剂使得人造叶片能够合成更复杂的分子，例如多碳醇类化合物乙醇和正丙醇。其他科学家曾利用电力合成过类似的分子，但这是首次仅使用太阳能，通过人造叶片生产出如此复杂的化学物质。
该论文的第一作者莫蒂亚尔·拉赫曼博士说： “将阳光照射到人造树叶上，从二氧化碳和水中获得液态燃料，这是一项了不起的化学成就。”
通常，当你尝试使用人造叶片装置将二氧化碳转化为其他化学产品时，几乎总是会得到一氧化碳或合成气，但在这里，我们能够仅利用太阳能生产出一种实用的液体燃料。这是一项激动人心的进步，为我们的工作开辟了全新的途径。
目前，该装置仅处于概念验证阶段，生产清洁液体燃料的效率极低。研究人员正致力于提高光吸收器吸收太阳光的能力，并提高催化剂将更多太阳光转化为燃料的能力。
还需要付出更多努力来扩大该装置的规模，使其能够生产大量汽油。随着技术的进步，人造树叶制成的液体燃料将很快成为所有人的可持续燃料。
“尽管还有很多工作要做，但我们已经展示了这些人造树叶的功能。重要的是要表明，我们不仅可以制造最简单的分子，还可以制造出在摆脱化石燃料的过程中直接有用的产品。”雷斯纳说道。
来源：科技日报
