人造葉子問世

2019年2月12日(農曆2019年1月8日)，人造葉子問世。人造仿生葉片示意圖。當水從葉片底部蒸發時，二氧化碳進入葉片。以塗有催化劑的光吸收器為核心的人造光系統可以利用陽光將二氧化碳轉化為一氧化碳，將水轉化為氧氣。人造葉片模擬光合作用是指採用仿生葉片利用空氣中的水分和二氧化碳，在太陽能作用下生成碳水化合物的過程。但是，即便是最先進的人造葉片，也還只能在實驗室內工作——人造葉片使用的二氧化碳源為實驗室容器中的加壓純二氧化碳。2019年2月12日，《ACS可持續化學與工程》雜誌發文稱，美國伊利諾伊大學的研究人員提出了一種新的設計方案，有望將人工樹葉從實驗室帶到現實環境中。改良後的人造葉片將二氧化碳轉化為燃料的能力超過天然葉片近10倍。伊利諾伊大學化學工程助理教授、通訊作者MeeneshSingh說：“目前，大多數人造葉片都只能在實驗室中工作。為了讓人造葉片具備實際工程意義，必須使其能在低濃度(空氣和煙氣等)二氧化碳中工作。”想從人造葉片中分離出加壓的二氧化碳?那就必須找到一種方法來收集和濃縮空氣中的二氧化碳，以驅動人工光合反應。Singh和研究生AdityaPrajapati提出了問題的解決方案。他們將傳統的人造葉片封裝在裝滿水的透明膠囊中。膠囊是由季銨鹽樹脂型半透膜製成的。這種薄膜可以使水在陽光下蒸發掉。而當水透過薄膜時，它會選擇性地從空氣中吸收二氧化碳。膠囊內的人工光合作用裝置主要包含一種塗有催化劑的吸光器。催化劑能將二氧化碳轉化為一氧化碳，然後透過虹吸作用匯出，作為合成燃料的原料。同時產生的氧氣則可以被收集起來或直接釋放到環境中。Singh說：“透過將傳統的人造葉片包裹在這種特殊薄膜內，整個裝置就能像天然葉子一樣在室外發揮作用了。”根據Singh等的計算結果，360片人工葉子(每片長1.7米，寬0.2米)每天可以產生約0.5噸一氧化碳，並將其覆蓋面積(約500平方米)100米範圍內空氣中的二氧化碳含量降低10%。Singh說：“我們的設計使用了現成的材料和技術。只有讓人造葉片‘走出’實驗室，才能讓其真正在減少溫室氣體方面發揮作用。”