為現實世界準備的人造樹葉可以從空氣中吸收二氧化碳

植物能將陽光，水和二氧化碳轉化為能量。在過去的幾年裡，科學家試圖用人造樹葉來模仿這一過程，但都未能達到預期效果。現在，伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員設計了一個可以在現實世界環境中工作的新版本人造樹葉，從空氣中吸收二氧化碳併產生氧氣和合成燃料。

2011年，哈佛大學首次創造出人造樹葉，利用陽光將水分解成可收穫的氫氣和氧氣。此後的其他版本使用了類似的技術來製造電力、液體燃料，肥料甚至藥物。目前，最有希望的人造樹葉在吸收二氧化碳方面做得不錯，但僅限於實驗室條件下。

「到目前為止，所有在實驗室測試的人造樹葉設計都使用加壓罐中的二氧化碳，」該研究的通訊作者Meenesh Singh表示。「為了在現實世界中成功實施，這些設備需要能夠從更稀釋的來源中吸收二氧化碳，例如空氣和煙氣，這是燃煤發電廠釋放的氣體。」

伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員表示，他們新的人造葉子設計就是為現實世界準備的。這種人造樹葉聽起來非常簡單 - 它基本上是一個普通的老式人工光合作用單元，包裹在一個新的透明膠囊中。該外層是由季銨樹脂製成的半透膜，並且充滿水。

這個想法是，當太陽照射到設備上時，水會通過這些孔慢慢蒸發掉。取而代之的是，二氧化碳從外部被選擇性地吸入。反過來，該氣體通過內部的人工光合作用單元轉化為一氧化碳。從那裡，可以捕獲一氧化碳並用於各種目的，例如製造合成燃料。氧氣也是副產品，也可以像天然植物一樣收集或釋放回室外空氣中。

研究人員表示，他們的設計在此過程中的效率將比天然樹葉高10倍。如果將它們聚集在一個地方，就可以產生相當數量的燃料，並且可以很好地凈化周圍的空氣。該團隊計算出，在一天內，360片人造樹葉 - 每片長170厘米，寬20厘米（67 x 7.9英寸） - 能夠產生半噸一氧化碳，並將10％的二氧化碳排出到裝備周圍約100米（328英尺處）。

「通過將傳統的人造樹葉技術包裹在這種特殊的膜內，整個裝置能夠在外面發揮作用，就像天然樹葉一樣，」 Singh表示。「我們的概念設計使用現成的材料和技術，這些材料和技術結合在一起可以生產出可以在實驗室外部署的人造葉片，它可以在減少大氣中的溫室氣體方面發揮重要作用。」

該研究發表在美國化學會《可持續化學與工程》期刊上。

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