科学家们正在开发一种“人造叶子”,通过光合作用模仿真叶的化学魔法 - 而是将阳光和水转化为液体燃料,如汽车和卡车的甲醇。这是太阳能高级主管部门在第一届年度化学科学与社会研讨会上召开的新报告中得出的结论。此次会议启动了一项新举措,旨在就全球能源挑战展开国际合作和创新思维。
为期三天的研讨会于去年夏天在德国举行,其中包括来自中国,德国,日本,英国和美国的30位化学家。它是通过各国科学和技术资助机构和化学学会的共同努力组织的,包括美国国家科学基金会和世界上最大的科学协会美国化学学会(ACS)。该研讨会系列是由ACS国际活动委员会发起的,目的是提供一个独特的论坛,以便在一个开放的,以讨论为基础的环境中解决全球性挑战,为世界上一些最艰巨的挑战提供创新的解决方案。
报告指出,“太阳能在一小时内为地球提供的能量超过一年内全球消耗的能量”。“将这一小时与地球以化石燃料形式积累相同数量的能量所需的100万年相比较。化石燃料不是可持续的资源,我们必须打破对它们的依赖。太阳能是其中之一。最有希望的替代品。“
专题讨论会的重点是四个主题:
使用合成材料(如“人造叶子”)模仿光合作用
生产和使用生物燃料作为储存太阳能的一种形式
开发创新,更高效的太阳能电池
太阳能的储存和分配
科学家在会议期间指出,当植物通过光合作用捕获并将太阳光转化为化学燃料时,植物会使用太阳能。该过程涉及将水和二氧化碳转化为糖以及氧和氢。科学家们成功地模仿了这种称为人工光合作用的燃料制造过程,但现在必须找到以商业上可行的方式这样做的方法。与会者描述了实现这一目标的进展以及在太阳能成为化石燃料的可行替代品之前必须应对的科学挑战。
研讨会的重点包括日本东京大学的Kazunari Domen博士的演讲。Domen描述了目前的研究,即使用一种名为“光催化整体水分解”的新型水分解技术开发更有效且价格合理的氢气催化剂。该技术使用光活化纳米粒子,每个人类头发宽度的1 / 50,000,将水转化为氢气。他说,这种技术比现有技术更有效,更便宜。
Domen指出,人工光合作用的最终目标是生产液体燃料,如甲醇或“木醇”。实现这一目标将实现创造“人造叶子”的愿景,这种“人造叶子”不仅可以分解水,而且可以使用反应产物来创造更加可用的燃料,类似于叶子所做的那样。
在报告中引用的“带回家信息”中:
对能源问题没有单一的最佳解决方案。科学家必须考虑所有选择,为全球能源挑战寻求更实惠,可持续的解决方案。
投资化学是对未来的投资。强大的基础研究对于实现太阳能的潜力以及使其可以承受大规模使用至关重要。
社会需要新一代的“能源科学家”来探索捕捉,转换和储存太阳能的新方法。
“这次会议值得一试,”日本化学会执行主任Teruto Ohta说。
会议组织者表示希望该研讨会将成为解决“21世纪全球挑战以及化学科学在解决这些问题中不可或缺的作用”的几个研讨会,德国化学协会会长克劳斯马伦说。
“在第一次研讨会取得成功的基础上,我们现在正在为未来做准备,召集顶级化学科学家来应对其他同样紧迫的全球挑战,”ACS办公室国际活动的Julie Callahan和该项目的首席研究员说。 。“成为化学家是一个激动人心的时刻!”
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