08.09.2020北京科吉環(huán)境技術(shù)發(fā)展有限公司
進(jìn)入21世紀(jì)之前，人類(lèi)就已經(jīng)發(fā)明出了利用核裂變反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能，也發(fā)現(xiàn)了可以通過(guò)各種方式來(lái)將大自然的能量轉(zhuǎn)化為電能，例如太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、潮汐發(fā)電等等。時(shí)隔二十年，人類(lèi)的新能源事業(yè)再上一個(gè)臺(tái)階，各國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)提出了新的產(chǎn)能方式，例如以下所介紹到的人工光合作用裝置。
根據(jù)報(bào)道，《自然·能源》期刊上發(fā)表了一篇來(lái)自劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)投稿的研究論文。該論文指出劍橋大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種更加靠近實(shí)現(xiàn)人工光合作用的裝置，該裝置可以模擬綠色植物的光合作用將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為能量。陽(yáng)光是地球上最充足的自然能源之一，但是人類(lèi)一直無(wú)法對(duì)它進(jìn)行充分利用，這次的新發(fā)明可以達(dá)到這一目標(biāo)嗎？
光合作用
在介紹該發(fā)明之前，我們首先需要了解一下什么是光合作用。簡(jiǎn)單點(diǎn)講，光合作用就是綠色植物吸收太陽(yáng)光后，在植物細(xì)胞內(nèi)部的葉綠體中進(jìn)行光合反應(yīng)，將吸收的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物和氧氣。詳細(xì)點(diǎn)講光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，同時(shí)還設(shè)計(jì)了太陽(yáng)光吸收、電子的轉(zhuǎn)移、碳元素的同化等復(fù)雜步驟。
如果地球上哪一種反應(yīng)為生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，那一定是光合作用。研究發(fā)現(xiàn)，早期地球大氣中氧氣十分稀少，但在藻類(lèi)植物出現(xiàn)之后，它們利用光合作用瘋狂生長(zhǎng)，同時(shí)大量吸收大氣中的二氧化碳，并向大氣釋放氧氣，這才有了后面適宜動(dòng)物生存的環(huán)境。現(xiàn)在也是如此，如果沒(méi)有綠色植物的光合作用，地球很快就會(huì)“枯萎”。
該裝置有何特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)？
實(shí)際上該裝置并非第一個(gè)實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為其他能量的發(fā)明，但是幾乎所有的方法都會(huì)產(chǎn)生不必要的副產(chǎn)物或者需要消耗化石能源，因此如何在利用太陽(yáng)能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為其它能量的同時(shí)不產(chǎn)生副產(chǎn)物是需要攻克的難題。劍橋團(tuán)隊(duì)新發(fā)明的裝置做到了這一點(diǎn)，它能夠在不消耗化石能源和電力的情況下轉(zhuǎn)化二氧化碳，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有害氣體。
在研發(fā)出該裝置之后，研究人員對(duì)它進(jìn)行了多次試驗(yàn)，所有試驗(yàn)結(jié)果都未發(fā)現(xiàn)有副產(chǎn)物的產(chǎn)生，產(chǎn)物一直都是氧氣和甲酸，而甲酸是一種可儲(chǔ)存燃料，人類(lèi)可以直接使用它或者把它當(dāng)作轉(zhuǎn)化為氫氣的原料。此外，該裝置所產(chǎn)生的甲酸容易儲(chǔ)存和運(yùn)輸，安全性和便捷性都比以往的產(chǎn)能方式好。
這一技術(shù)的應(yīng)用前景如何？
雖然該技術(shù)具有以上所說(shuō)的諸多特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，但是它在真正投入商業(yè)應(yīng)用前還需要進(jìn)行改造，以提高能量轉(zhuǎn)化率。研究人員注意到，在該裝置將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和甲酸的過(guò)程中，除了需要陽(yáng)光的幫助之外，還需要鈷基催化劑的催化，因此接下來(lái)研究人員將從催化劑入手，尋找提高反應(yīng)穩(wěn)定性和效率的方法。
盡管目前全球的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化設(shè)備的轉(zhuǎn)化率還不足50%，但是許多面積廣闊、日照充足的地方已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電。如果劍橋團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的裝置能夠投入到商業(yè)應(yīng)用，那么它也有可能像太陽(yáng)能電池那樣得到大規(guī)模應(yīng)用，屆時(shí)這種類(lèi)似“人造樹(shù)葉”的裝置可能會(huì)替代太陽(yáng)能電池板，成為新能源領(lǐng)域的新寵。
在地球環(huán)境、氣候的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻的情況下，如何逐漸實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是決定人類(lèi)文明是否能夠延續(xù)下去的重要問(wèn)題。能源行業(yè)作為支撐人類(lèi)文明同時(shí)給地球環(huán)境帶來(lái)巨大負(fù)擔(dān)的行業(yè)，需要多思考如何轉(zhuǎn)變產(chǎn)能方式，如何降低溫室氣體的排放，如何降低對(duì)環(huán)境的污染。因此，類(lèi)似劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的裝置是這個(gè)時(shí)代所需要的發(fā)明，希望會(huì)有越來(lái)越多的發(fā)明出現(xiàn)。
來(lái)源：騰訊新聞
