我的世界枯竭燃料棒(燃料枯竭怎么办？人造树叶可以制造燃料)

Posted 2023-05-26

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我的世界枯竭燃料棒(燃料枯竭怎么办？人造树叶可以制造燃料)

据外媒10月13日报道，剑桥大学研究能源和可持续性的教授欧文·雷斯纳指出，虽然太阳为人类活动提供了足够多的能量，但我们仍然需要获取更多的能量。

他领导着一个研究小组，试图获取更多的自由能源。
尽管太阳能电池板近年来取得了巨大进步，变得更便宜、更高效，但它们只是提供电力，而不是仍有很大需求的可储存液体燃料。

“如果你看看全球的能源组合和需求，就会发现电力大概只覆盖20-25%。所以问题是，当我们达到了这25%，下一步需要做什么?”
他的答案是仰望大自然。植物是一个巨大的灵感，因为它们在数百万年的时间里学会了如何吸收阳光并将能量储存在载体中。
教授说，“我真的相信，人工光合作用将成为未来20年能源组合的一部分。”
当植物进行光合作用时，它们吸收水和二氧化碳，并利用太阳光将这些原料转化为它们生长所需的碳水化合物。

雷斯纳教授表示：“我们想复制这种方法，但我们真的不想制造碳水化合物，因为它们只能制造糟糕的燃料。因此，我们试图制造一些更容易使用的东西。”
另外一个问题是，植物实际上并不擅长光合作用，只能将大约1%或2%的太阳能转化为燃料。美国能源部已经得出结论，人工光合作用要想在经济上可行，效率需要提高到5%到10%。

雷斯纳教授的团队已经研究了许多方法，包括模拟自然光合作用，利用酶分解水和产生氢燃料。

然而，效率仍然很低，而且作为一种气体，氢气很难储存。
从长远来看，或许更有希望的是他的团队最近开发的一种小型装置，它能将阳光、二氧化碳和水转化为氧气和甲酸，甲酸是一种能量密度高的液体燃料。
该设备包含一个面板，放置在一个装有水和二氧化碳的浴缸中。在阳光下，电池板释放电子，这些电子与二氧化碳和水中的质子结合形成甲酸。

赖斯纳教授表示，这些系统就像面板或薄板，是一个非常薄的设备，几乎可以把它想象成一张纸。

或许，这款设备最大的进步在于它是独立的。它不需要外部电源，也不需要额外的催化剂。

尽管存在这些挑战，人工光合作用正在吸引重量级的投资。美国能源部最近宣布，将在5年内提供1亿美元(合6.6933亿人民币)的资金。
资金将用于两个独立的项目：太阳能转化为液体燃料的混合方法中心和液体阳光联盟。
太阳能转化为液体燃料的混合方法中心在北卡罗来纳大学教堂山分校的领导下，通过开发类似太阳能电池板的系统，利用半导体吸收光线，然后使用各种不同的催化剂将二氧化碳转化为燃料，正在致力于类似于剑桥设备的实际应用。

太阳能转化为液体燃料的混合方法中心的副主任吉莉安·登普西教授表示，研究的一个特别焦点是级联催化剂的概念。将二氧化碳转化为可用的燃料需要进行不止一种化学转化，而催化剂一次只能处理一种。

她说：“第一个催化剂完成了第一步，然后将产物传递给下一个催化剂。每个人都要经过一个非常有选择性的过程，然后再把这一步交给今后的合作伙伴。”
液体阳光联盟项目采用了更理论化的方法，专注于改进人工光合作用的每个阶段和组成部分。在试验之前，潜在的催化剂和过程都由计算机模拟。

项目负责人，加州理工学院的哈利·阿特沃特教授说，“我们有一个强有力的理论，而理论和实验是紧密相连的。我们现在拥有的实际上是世界上最大的数据库。”
邓普西教授表示，坏消息是目前仍存在一些主要的障碍，我们不太可能在短期内看到充满光合作用板的田野。

将所有技术整合到一起是一个问题。

她说：“在收集光线方面，在制造燃料的催化作用方面，在管理系统方面，有一些令人难以置信的事实。将这些单独的组件整合到一个能够进行人工光合作用的系统中是一个巨大的挑战。”
要确保这些反应产生可行的燃料也很困难，因为许多能够实现这一目标的催化剂过于昂贵或效率太低，不适合大规模使用。
最后，登普西教授表示，持久性是一个问题：“当你与持续辐射打交道时，这种辐射可能会导致非常有害和具有腐蚀性的反应。”

因此，人工光合作用仍然不能以足够便宜的价格生产出液体燃料来与化石燃料竞争。
雷斯纳教授表示，但情况也可能会发生改变。他说，“油价会变化，税收也会变化。当情况开始发生变化时，在未来的某个时候，人工光合作用的价格将会下降，而化石燃料的价格将会上升。问题是这两条线何时相交。如果你回到10年前，即使对太阳能发电成本最乐观的预测也与实际情况不符。成本下降了85%，这是难以置信的。一旦规模经济出现，很多事情都是可能的。所以我非常乐观。”

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作者：吃多不长肉

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