漂浮“人造树叶”可在水上生产清洁燃料

科技日报北京8月17日电 （记者张梦然）英国剑桥大学一个研究团队设计出一种超薄、灵活的设备，就像“人造树叶”，其灵感来自植物将阳光转化为食物的光合作用，能生产一种可持续的汽油替代品。这种设备成本低、足够轻，可以漂浮在水上而不会占用陆地空间。相关研究发表在最近的《自然》杂志上。

团队在剑桥大学标志性景点附近，包括叹息桥、雷恩图书馆和国王学院礼拜堂，在康河上对轻质“树叶”进行了户外测试，结果表明，它们可像植物叶子一样有效地将阳光转化为燃料。这是第一次在水上产生清洁燃料，如果扩大规模，人造树叶可用于受污染的水道、港口甚至海上，有助于减少全球航运业对化石燃料的依赖。

尽管近年来风能和太阳能等可再生能源技术已经越来越便宜且容易获得，但对于航运等行业来说，脱碳是一个更高的要求。全球约80%的贸易是由以化石燃料为动力的货船运输的，但在围绕气候危机的讨论中，该行业几乎没有受到关注。

几年来，剑桥研究小组一直致力于开发基于光合作用原理的可持续汽油解决方案来解决这个问题。2019年，他们开发了一种人造树叶，利用阳光、二氧化碳和水制造合成气——一种用于生产许多化学品和药物的关键中间体。

早期的原型通过将两种光吸收剂与合适的催化剂结合来产生燃料。然而，它采用了厚玻璃基板和防潮涂层，这使得设备体积庞大。对于新版本的人造树叶，研究人员面临的挑战是如何将光吸收剂沉积在轻质基材上并保护它们免受水渗透。为了克服这些挑战，该团队将薄膜金属氧化物和钙钛矿材料涂在柔性塑料和金属箔上。这些设备覆盖有微米级的防水碳基层，可防止水分降解。最终他们得到了一种既能顺利工作，看起来又像一片真正树叶的设备。

研究表明，这些叶片结合了大多数太阳能燃料技术的优势。人造树叶与现代制造技术兼容，标志着向太阳能燃料生产自动化和规模化迈出了关键一步。

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这种新型人造树叶的第一大优点，无疑是可以将水分解为氢气和氧气，或将CO2还原为合成气；第二大优点，就是“省地儿”——许多可再生能源技术，包括太阳能燃料技术，其实都会占用大量陆地空间，因此，如果能将生产转移到开放水域，就意味着清洁能源和土地使用不会相互竞争。理论上，人们还可以把这些设备卷起来，放在几乎任何地方，这也有助于能源安全。