（原標(biāo)題：美科學(xué)家研發(fā)新型“人工樹葉”系統(tǒng) 碳捕獲率提高100倍）

財(cái)聯(lián)社（上海，編輯 黃君芝）訊，重現(xiàn)植物將陽光、水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為能量的自然光合作用過程，是科學(xué)界長期追求的目標(biāo)。這些系統(tǒng)通常被稱為“人工樹葉”，可以在對抗氣候變化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。美國一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)剛剛?cè)〉昧穗A段性成果，其解決方案捕獲二氧化碳的速度是當(dāng)前技術(shù)的100倍。

多年來，科學(xué)家們已經(jīng)研究了相當(dāng)多的“人工樹葉”系統(tǒng)，它們利用陽光將水轉(zhuǎn)化為液體燃料和電力。一個(gè)有趣的例子是由伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校（UIC）的工程師在2019年設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。它有一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，據(jù)稱適合在現(xiàn)實(shí)世界中使用，而不像其他實(shí)驗(yàn)室解決方案只能利用來自加壓罐的二氧化碳。

據(jù)悉，該解決方案包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的人工光合作用裝置，它被包裹在一個(gè)充滿水的透明膠囊中，并有一個(gè)半滲透的外層。當(dāng)陽光照射到該裝置時(shí)，水通過外層的孔隙蒸發(fā)，二氧化碳被吸入以取代它，里面的裝置將其變成一氧化碳。這種一氧化碳反過來又可以被捕獲并用于制造合成燃料。

通過一些關(guān)鍵的設(shè)計(jì)調(diào)整，科學(xué)家們現(xiàn)在把它的性能提高到新的高度。該團(tuán)隊(duì)使用廉價(jià)的材料集成了一個(gè)帶電膜，該膜充具有干濕兩面。在干的一側(cè)，一種有機(jī)溶劑附著在捕獲的二氧化碳上，并將其轉(zhuǎn)化為濃縮的碳酸氫鹽，在膜上堆積。

而在濕的一面，有一個(gè)帶正電的電極，然后把碳酸氫鹽拉過薄膜，進(jìn)入水溶液中，在那里，碳酸氫鹽又被轉(zhuǎn)化成二氧化碳，用于制造燃料或其他用途。改變電荷可以加快或減緩碳捕捉的速度，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在最佳狀態(tài)下，每4平方厘米的材料每小時(shí)可以捕捉3.3毫摩爾的碳。

這種“捕獲率”被描述為非常高，比現(xiàn)有系統(tǒng)好100多倍。重要的是，為這種反應(yīng)提供的動(dòng)力只需要微不足道的能量，每小時(shí)0.4千焦耳，比運(yùn)行一個(gè)一瓦的LED燈泡所需的能量還要少。同樣令人印象深刻的是，該團(tuán)隊(duì)表示，該系統(tǒng)可以以每噸145美元的價(jià)格捕獲二氧化碳，這符合； 能源部的指導(dǎo)方針，即這些技術(shù)的成本應(yīng)在每噸200美元或以下。

“我們的人工葉子系統(tǒng)可以部署在實(shí)驗(yàn)室之外，它有潛力在減少大氣中的溫室氣體方面發(fā)揮重要作用，這得益于它的高碳捕獲率、相對較低的成本和中等的能源消耗，即使與最好的基于實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)相比，”UIC工程學(xué)院化學(xué)工程助理教授、這篇論文的通訊作者M(jìn)eenesh Singh說。

據(jù)了解，該設(shè)備小到可以裝在背包里，而且是模塊化的，這意味著多個(gè)單元有可能被堆疊在一起，以建立適合不同環(huán)境的設(shè)備。這項(xiàng)研究成果已于近期發(fā)表在了《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。

Singh說，“特別令人興奮的是，這種電滲析驅(qū)動(dòng)的人工樹葉的實(shí)際應(yīng)用，具有高通量、表面積小、模塊化的特性。這意味著它有可能是可堆疊的，模塊可以增加或減少，以更完美地滿足需要，在家庭和教室等多個(gè)場景中的成本可以負(fù)擔(dān)得起，而不僅僅限于工業(yè)化場景?！?/p>

“一個(gè)家用加濕器大小的小模塊每天可以去除大于1公斤（2.2磅）的二氧化碳，而四個(gè)工業(yè)電滲析堆棧每小時(shí)可以捕獲大于300公斤（300磅）的二氧化碳?！彼a(bǔ)充說。

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