日前，研究人员开发出一种独立的装置，可以将阳光、二氧化碳和水转化为碳中性燃料，而不需要任何额外的组件或电力。
该装置由剑桥大学的一个团队开发，是实现人工光合作用的重要一步。它基于一种先进的 "光片 "技术，将阳光、二氧化碳和水转化为氧气和甲酸，甲酸是一种可储存的燃料，既可直接使用，也可转化为氢气。
该成果发表在《Nature Energy》杂志上，代表了一种将二氧化碳转化为清洁燃料的新方法。这种无线装置可以扩大规模，用于大规模的太阳能工厂，利用阳光和水生产清洁燃料。
收获太阳能，将二氧化碳转化为燃料，是减少碳排放、摆脱化石燃料的一个有前途的方法。然而，生产这些清洁燃料而不产生不必要的副产品是一项挑战。
"一直以来，要实现具有高度选择性的人工光合作用是很困难的，因为这样就能将尽可能多的阳光转化为想要的燃料，而不留下大量的废物。"第一作者剑桥化学系的Qian Wang博士说。
"此外，气态燃料的储存和副产品的分离可能很复杂，我们希望达到能够清洁地生产一种液体燃料的程度，这种燃料也可以很容易地储存和运输，"论文的通讯作者Erwin Reisner教授说。
2019年，Reisner小组的研究人员开发了一种基于 "人工叶子 "的太阳能反应器，这种反应器还利用阳光、二氧化碳和水来生产一种燃料，即合成气。新技术的外观和行为与人工叶子颇为相似，但工作方式却有所不同，并能产生甲酸。
人造叶子使用的是太阳能电池组件，而新装置则不需要这些组件，完全依靠嵌入在薄片上的光催化剂来生产所谓的光催化剂薄片。这些片材由半导体粉末组成，可以方便地、低成本地大量制备。
此外，这种新技术更加坚固，生产的清洁燃料更容易储存，显示出大规模生产燃料产品的潜力。测试装置的面积为20平方厘米，但研究人员表示，将其规模扩大到几平方米应该是比较简单的。此外，甲酸可以在溶液中积累，并被化学转化为不同类型的燃料。
"我们很惊讶它的选择性工作得如此之好，它几乎不产生任何副产品，"Qian Wang说。
二氧化碳转化钴基催化剂易于制造且相对稳定。虽然这种技术会比人工叶片更容易推广，但在考虑任何商业部署之前，效率仍需提高。研究人员正在试验一系列不同的催化剂，以提高稳定性和效率。
目前的结果是与该研究的共同作者、东京大学的Kazunari Domen教授团队合作获得的。
目前，研究人员正致力于进一步优化该系统，提高效率。此外，他们还在探索在该装置上使用其他催化剂，以获得不同的太阳能燃料。
"我们希望这项技术能够为可持续和实用的太阳能燃料生产铺平道路，"Reisner说。
