漂浮“人造樹葉”可在水上生産清潔燃料

康橋大學國王學院禮拜堂附近的卡姆河上漂浮的“人造樹葉”利用陽光和水産生清潔燃料。

圖片來源：《自然》/維吉爾·安德烈 

英國康橋大學一個研究團隊設計出一種超薄、靈活的設備，就像“人造樹葉”，其靈感來自植物將陽光轉化為食物的光合作用，能生産一種可持續的汽油替代品。這種設備成本低、足夠輕，可以漂浮在水上而不會佔用陸地空間。相關研究發表在最近的《自然》雜誌上。

團隊在康橋大學標誌性景點附近，包括嘆息橋、雷恩圖書館和國王學院禮拜堂，在康河上對輕質“樹葉”進行了戶外測試，結果表明，它們可像植物葉子一樣有效地將陽光轉化為燃料。這是第一次在水上産生清潔燃料，如果擴大規模，人造樹葉可用於受污染的水道、港口甚至海上，有助於減少全球航運業對化石燃料的依賴。

儘管近年來風能和太陽能等可再生能源技術已經越來越便宜且容易獲得，但對於航運等行業來説，脫碳是一個更高的要求。全球約80%的貿易是由以化石燃料為動力的貨船運輸的，但在圍繞氣候危機的討論中，該行業幾乎沒有受到關注。

幾年來，康橋研究小組一直致力於開發基於光合作用原理的可持續汽油解決方案來解決這個問題。2019年，他們開發了一種人造樹葉，利用陽光、二氧化碳和水製造合成氣——一種用於生産許多化學品和藥物的關鍵中間體。

早期的原型通過將兩種光吸收劑與合適的催化劑結合來産生燃料。然而，它採用了厚玻璃基板和防潮涂層，這使得設備體積龐大。對於新版本的人造樹葉，研究人員面臨的挑戰是如何將光吸收劑沉積在輕質基材上並保護它們免受水滲透。為了克服這些挑戰，該團隊將薄膜金屬氧化物和鈣鈦礦材料涂在柔性塑膠和金屬箔上。這些設備覆蓋有微米級的防水碳基層，可防止水分降解。最終他們得到了一種既能順利工作，看起來又像一片真正樹葉的設備。

研究表明，這些葉片結合了大多數太陽能燃料技術的優勢。人造樹葉與現代製造技術相容，標誌著向太陽能燃料生産自動化和規模化邁出了關鍵一步。

總編輯圈點

這種新型人造樹葉的第一大優點，無疑是可以將水分解為氫氣和氧氣，或將CO2還原為合成氣；第二大優點，就是“省地兒”——許多可再生能源技術，包括太陽能燃料技術，其實都會佔用大量陸地空間，因此，如果能將生産轉移到開放水域，就意味著清潔能源和土地使用不會相互競爭。理論上，人們還可以把這些設備捲起來，放在幾乎任何地方，這也有助於能源安全。