這種新的人造葉子足夠輕，可以漂浮在水面上，它可以吸收陽光和空氣中的二氧化碳，并利用下面的水來生產(chǎn)燃料。

劍橋大學的研究人員在一條河上測試了他們100平方厘米的人造樹葉裝置。根據(jù)所用催化劑的不同，該裝置要么將水分解生成氫燃料，要么將二氧化碳轉(zhuǎn)化為合成氣，即一氧化碳和氫的混合物，用于制造甲醇等其他燃料。研究人員表示，這些設備可以批量部署在咸水池塘、運河和海上，以避免與土地使用競爭。

劍橋大學化學研究員Virgil Andrei說：“我們正在嘗試用一種集成的、簡單的設備來模擬自然，這種設備可以利用水。”他領導了這項研究，并在《自然》雜志上發(fā)表了這項報告。他說：“我們的設備不僅可以像天然葉子一樣工作，而且還具有葉子的靈活、輕量特性?！?/p>

多年來，科學家一直試圖復制植物的光合能量生產(chǎn)能力。最終目標是人造葉子：一種被動裝置，使用光伏材料收集陽光，然后在催化劑的幫助下將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料。自2011年哈佛大學的研究人員報告了第一片水分解人工葉子以來，許多團隊一直在研究類似的技術，以減少二氧化碳，從而制造燃料、肥料和其他化學品。據(jù)了解，二氧化碳還原比分解水復雜得多，需要催化劑和反應參數(shù)的正確組合。

2019年，Andrei，化學教授Erwin Reisner和他們的同事報告了第一個可以制造合成氣的人造葉子。他們使用鈣鈦礦光吸收劑和鉑或鈷催化劑進行反應。鉑催化劑在陽光下將水分解成氧和氫，而鈷則會將二氧化碳和水還原成合成氣。但他們的設備，以及迄今為止報道的大多數(shù)其他設備，往往是僅在實驗室環(huán)境中測試的小型原型。

劍橋團隊為他們的新工作考慮了升級和商業(yè)化范疇。“我們認為，如果我們想將這項技術推向商業(yè)化，我們真的需要重新設計設備結構，”Andrei說，“一個想法是縮小設備。”

因此，研究小組用薄導電塑料基板取代了之前使用的厚玻璃基板。他們用鈣鈦礦、導電金屬氧化物和聚合物以及鈷或鉑催化劑的層來覆蓋它們，每層厚度為幾微米。他們使用標準環(huán)氧樹脂膠和石墨粉的混合物來覆蓋這些層，以防止它們受潮。

這種輕量級設備在水中漂浮，在陽光下，它迅速產(chǎn)生合成氣氣泡，這進一步幫助設備漂浮。人工葉片在24小時的試驗期間效果良好。它產(chǎn)生氫氣和一氧化碳，每克的效率分別約為0.6%和0.05%。Andrei說，這組數(shù)據(jù)雖然不高，但與自然光合作用相當，后者的典型效率為0.5%到1%。

同時，他補充說，這樣做的好處是，與其他太陽能燃料技術相比，原理上可以使這種設備更便宜，因為其他太陽能燃料依賴于單獨的光伏電池和電化學電池來進行反應，并占用陸地空間。“你可以有一些非常簡單和輕便的東西，可以部署在水上任何地方?！?/p>

Andrei說，該團隊尚未進行技術經(jīng)濟分析，但他們計劃很快進行。他們還致力于使該設備更輕，并找出部署它的最佳方式，無論是大塑料圓頂還是簡單的密封塑料袋，并持續(xù)收集合成氣或氫氣以供使用。