科學家提出新設計方案,要讓人工葉片走出實驗室

作者 | 發布日期 2019 年 02 月 19 日 21:53 | 分類 環境科學 , 能源科技 , 自然科學 follow us in feedly

能夠進行光合作用的人工葉片(artificial leaves)的研究已經行之有年,然而因為實驗室與現實環境的落差,人工葉片一直都還無法走入實用,但近期伊利諾伊大學芝加哥分校(UIC)研究團隊提出了一種設計解決方案,未來或許有機會將人工葉片帶出實驗室。



UIC 工程學院化學工程助教、論文通訊作者 Meenesh Singh 表示,截至目前為止,所有人工葉片都是使用加壓罐中的二氧化碳測試,但如果要在現實世界中成功使用,這些葉子必須要能從更稀釋的來源中吸收二氧化碳,像是燃煤發電廠排放的煙氣或空氣。

為了讓人工葉片能夠做到這點,團隊用四級銨離子樹脂(quaternary ammonium resin)製成一種半透明薄膜包覆住人工葉片,並將水填入其中,當陽光變暖時,水分會從葉子底部蒸發,並使得空氣中的二氧化碳進入。

接著人工葉片上的人造光合作用單元便會協助將二氧化碳轉化為一氧化碳,用以作為製造各種合成燃料的基礎,而過程中同時也會產生氧氣,能夠收集或釋放到周圍環境中。

(Source:UIC/Meenesh Singh

如此改良的人造葉片不僅能像一般葉子一樣進行光合作用,在將二氧化碳轉化為燃料的效率上還比天然葉片高出 10 倍。

根據團隊的計算,360 枚長 1.7 公尺、寬 0.2 公尺的葉片每天可產生接近半噸的一氧化碳,而覆蓋 500 平方公尺的這些葉子也能將周圍 100 公尺的二氧化碳水平降低 10%。

Singh 表示,透過特殊的薄膜包裹傳統人造葉片的技術,整個單位將能夠在實驗室外的環境中起作用,就像天然葉子一樣。

「這項概念設計使用現成的材料和技術,結合在一起就能夠能產出可在實驗室外使用的人造葉片,在減少大氣中的溫室氣體方面將可以發揮重要作用。」

這項研究結果已經刊載在《ACS Sustainable Chemistry&Engineering》期刊上。

(首圖來源:pixabay