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】

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。

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。

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》。

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。

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：

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。

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