最近剑桥大学埃尔温・雷斯纳教授团队搞出个厉害东西半人工叶片,这玩意儿不是花架子,专门针对化工行业“脱化石”的难题,研究成果还发在了《焦耳》期刊上,看完真觉得这技术有点东西。
化工行业咱们都知道,日常用的医药、化肥、塑料,甚至护肤品都靠它造,但有个大问题,它特别依赖化石燃料,碳排放还不低。
之前也听过不少人工叶片的技术,本来想这领域应该挺成熟了,后来发现早期那些设计毛病真不少。
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要么用的材料含铅有毒,要么吸收阳光的效率差,还有的用几天就坏,根本没法真正落地,雷斯纳教授团队就是盯着这些问题,才捣鼓出了这款新叶片。
“三明治”叶片有多牛?
这款半人工叶片的核心,是把有机半导体和细菌酶拼在了一起,长得像“三明治”分层结构,有机半导体这东西好,没毒还能调性能;细菌酶则是专一性强,干活效率高。
杨思琳博士说这是“取两者优势”,我觉得这话没毛病,毕竟之前的技术总在“毒性”和“效率”里二选一,这次算是把两者捏合到一起了。
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还有个特别关键的突破,就是不用缓冲剂,搞不清之前那些技术为啥非要加缓冲剂,明明这东西容易分解,还会影响系统稳定。
刘永鹏博士说他们像拼“大拼图”,光是研究酶怎么固定在电极上,就花了不少时间。
最后他们把碳酸酐酶嵌进多孔二氧化钛里,只用类似气泡水的碳酸氢盐溶液就能运行,这步操作确实聪明。
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实验室测试的数据也挺亮眼,这叶片不仅能把阳光、水和CO₂变成甲酸盐也就是清洁燃料,还能通过“多米诺反应”造出高纯度的医药级化合物。
更厉害的是,它能连续工作超过24小时,是早期设计的两倍多,而且电子转化成燃料的效率近乎完美。
能做到无毒、高效还耐用,这三点凑在一起,在当下的技术里已经很难得了,当然,这技术也不是没缺点。
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比如现在还只能在实验室里用,要真正拿到工厂去,还得优化寿命,成本也得降下来,不过话说回来,科研不就是一步一步来嘛,至少现在方向是对的。
这技术能改写化工能源逻辑吗
化工行业的体量可不小,全球市场规模超大,而且好多生产环节都得靠化石能源供能。
如果这半人工叶片能规模化应用,甲酸盐能当清洁原料用在医药、化肥生产里,那对减少碳排放的帮助可太大了。
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我查了下相关政策,不管是欧洲的“绿色新政”,还是咱们国家《“十四五”化工行业发展规划》,都在推绿色生产技术。
如此看来,这叶片的技术方向刚好跟政策需求对上了,未来落地的可能性也多了几分,但要从实验室走到工厂,还有几道坎要跨。
比如怎么把设备做得更大,怎么控制有机半导体的成本,这些都是实际问题。
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雷斯纳团队说接下来要优化设计,让叶片能造更多种类的化学品,这步很关键毕竟化工行业需要的产品不止一种,能造得多,应用范围才能更广。
毫无疑问,这半人工叶片的意义不只是一个新技术,更像是给化工行业指了条新路子,之前大家总觉得“化工=高污染”,但这技术证明,只要找对方法,化工生产也能很清洁。
它现在还只是实验室里的一个小装置,安安静静地在模拟阳光下“干活”,但要是未来真能走出实验室,改变的可能是整个行业依赖化石能源的惯性。
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本来想这技术会不会很快就能用上,后来发现还是得有耐心,科研成果从落地到普及,从来都不是一蹴而就的。
不过看着这小小的叶片,能“呼吸”着CO₂吐出清洁燃料,还是挺让人期待的。
或许用不了太久,我们日常用的医药、化肥,就能靠阳光和CO₂造出来,那时候的化工行业,才是真的绿色可持续。
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