2021年人工光合作用技术发展现状分析 能量转换为技术研发重点【组图】

分享到:
20 蔡雨晴 • 2021-09-15 17:40:46  来源:前瞻产业研究院 E2815G0

本文核心观点:人工光合作用技术为碳中和前沿技术研发热点之一,研发重点为提升能量转换效率

人工光合作用为碳中和前沿技术研发热点之一,能量转换为技术重点

碳中和目标背景下,我国加快低碳技术的发展和应用推广。其中,上海市2021年度“科技创新行动计划”科技支撑碳达峰碳中和专项第一批项目申报指南中,人工光合作用为前沿技术专题之一。

人工光合作用(artificial photosynthesis,AP)是模仿生物自然光合作用的一类化学过程,将阳光、水及二氧化碳转化为碳水化合物与氧气。其中,将水转化为氢气和氧气的光催化水分解技术是人工光合作用的主要研究方向。目前已有电动汽车使用人工光合作用供氧的燃料电池。

图表1:人工光合作用碳平衡方案

人工光合作用能量转换效率不断提升,目前已突破20%

植物通过光合作用把太阳能转换成电势能,进而驱动一系列生化反应,把二氧化碳和水转化成含碳的能量载体和氧气,这是碳基生物利用能源和碳物质的核心基础过程。但自然光合作用中太阳能到化学能的转换效率太低,虽然理论值最高可达8%,但实际上一般小于1%,而人工光合作用目前研究成果中预计太阳能到化学能的最高转换效率约为25%,大大高于自然光合作用能量转换效率。

图表2:自然光合作用和人工光合作用中太阳能到化学能的转换效率对比(单位:%)

2014年日本东芝公司在人工光合作用的工序里,通过特殊半导体和表面经过加工的金属催化剂,用太阳光和甲醇等原料成功产生出一氧化碳,成功使其转化率提高至1.5%。上海科技大学物质科学与技术学院教授林柏霖课题组通过新型电极的构造和系统工程优化,首次开发出了太阳能到化学能的能量转换效率超过20%的二氧化碳还原人工光合作用系统,相关成果已于2020年8月在线发表于《材料化学杂志A》。

图表3:人工光合作用技术重大研究成果

技术研发热度较高,纳米科技、水分解催化剂等为重要研发领域

目前,人工光合作用技术研发热度较高,2015-2020年,人工光合作用相关技术专利申请数量呈逐年上升趋势,2020年共有43项。专利技术主要申请人包括柳州紫荆八度阳光新能源有限责任公司、福州大学、上海交通大学、中国科学院大连化学物理研究所等。

图表4:2015-2020年人工光合作用相关技术专利申请数量(单位:项)

注:专利查询时间为2021年8月31日。由于专利公开具有一定的时滞性,故以上数据仅供参考。

目前,我国科技企业在人工光合作用技术中的探索仍处于初步阶段,技术领域主要包含纳米科技(利用纳米大小的光感应材料将光能转换为电能)、太阳能制氢、水分解催化剂等,致力于研究出人工光合作用相关技术。部分初创企业及科技企业人工光合作用相关技术专利及成果如下:

图表5:部分初创企业及科技企业人工光合作用相关技术专利成果情况

以上数据参考前瞻产业研究院《中国碳中和产业投资机会与投融资策略建议分析报告》,同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究、产业链咨询、产业图谱、产业规划、园区规划、产业招商引资、IPO募投可研、招股说明书撰写等解决方案。

更多深度行业分析尽在【前瞻经济学人APP】,还可以与500+经济学家/资深行业研究员交流互动。

相关深度报告 REPORTS

2021-2026年中国碳中和产业投资机会与投融资策略建议分析报告
2021-2026年中国碳中和产业投资机会与投融资策略建议分析报告

本报告前瞻性、适时性地对碳中和行业的发展背景、产业布局、市场规模、竞争格局等行业现状进行分析,并结合多年来碳中和行业发展轨迹及实践经验,对碳中和行业未来的发展...

查看详情

本文来源前瞻产业研究院,内容仅代表作者个人观点,本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。(若存在内容、版权或其它问题,请联系:service@qianzhan.com) 品牌合作与广告投放请联系:0755-33015062 或 hezuo@qianzhan.com

p35 q0 我要投稿

分享:

品牌、内容合作请点这里:寻求合作 ››

前瞻经济学人

专注于中国各行业市场分析、未来发展趋势等。扫一扫立即关注。

前瞻产业研究院

中国产业咨询领导者,专业提供产业规划、产业申报、产业升级转型、产业园区规划、可行性报告等领域解决方案,扫一扫关注。

文章评价COMMENT

还可以输入2000个字

暂无网友的评论
前瞻数据库
企查猫
前瞻经济学人App二维码

扫一扫下载APP

与资深行业研究员/经济学家互动交流让您成为更懂趋势的人

作者 蔡雨晴
产业研究员、分析师
2091236
关注
361
文章
33

研究员周关注榜

企查猫(企业查询宝)App
×

扫一扫
下载《前瞻经济学人》APP提问

 
在线咨询
×
在线咨询

项目热线 0755-33015070

AAPP
前瞻经济学人APP下载二维码

下载前瞻经济学人APP

关注我们
前瞻产业研究院微信号

扫一扫关注我们

我要投稿

×
J