目前,科学家开创了一种将阳光转变成为燃料的新方法,他们通过改变植物光合作用机制,成功地将水分解成氢和氧,该技术得益于半人工光合作用领域的最新研究。

图中是双电极装置实验,展示了使用模拟太阳光照射的光电化学电池

图中是双电极装置实验,展示了使用模拟太阳光照射的光电化学电池

北京时间10月7日消息,据国外媒体报道,目前,科学家开创了一种将阳光转变成为燃料的新方法,他们通过改变植物光合作用机制,成功地将水分解成氢和氧,该技术得益于半人工光合作用领域的最新研究。

光合作用是植物将阳光转换成为能量的一个过程,当植物吸收水分时发生“分裂”,氧气就成为光合作用的副产物。这是地球上最重要的反应之一,因为植物是地球全部氧气的来源,当水分解产生氢气,可作为一种绿色和无限再生能源。

剑桥大学圣约翰学院的学术专家进行了一项最新研究,他们使用半人工光合作用探索新的方法制造和存储太阳能量。他们使用自然太阳光线将水转变为氢和氧,并结合了生物成分和人造技术。

目前这项研究可用于彻底改变可再生能源生产的系统,该项研究报告发表在《自然能源杂志》上,概述了剑桥瑞斯纳实验室的学者们如何开发他们的平台,从而实现无辅助太阳能驱动的水分解。

同时,他们的方法也能比自然光合作用吸收更多的太阳光线。研究报告第一作者、剑桥大学圣约翰学院博士生卡塔日娜·索克(Katarzyna Soko)说:“自然光合作用效率并不高,因为它仅是植物为了生存而进化形成的,所以它能产生所需最低能量——能够潜在转化和存储的能量仅占1-2%。”

人工光合作用已存在了几十年,但它还没有被成功地用于制造可再生能源,因为它依赖于催化剂的使用,而催化剂通常是成本昂贵,并且有毒,这意味着它还不能按比例扩展至工业水平。

这项剑桥大学研究是新兴半人工光合作用领域的一部分,它的目的是克服完全人工光合作用的局限性,利用酶来创造所需的反应。

卡塔日娜和研究小组不仅提高了生产和储存的能量,还成功地重新激活已经休眠数千年的藻类。她解释称,氢化酶是一种存在于藻类中的酶,它能够将质子转化为氢。在进化过程中,这种转化能力逐渐失效停用,因为该能力并非生存所必需的,但是我们成功地绕过了功能惰性,获得了我们所希望的反应——将水分解成氢和氧。

她希望这项发现能够形成一种创新模型系统,用于转化太阳能。她强调称,令人兴奋的是,我们可以选择性地确定我们想要的过程,并实现我们希望获得的反应,而这在自然界是难以实现的。这可能是开发太阳能技术的一个很好平台,该方法可以用于将其它反应结合在一起,观察可以做些什么,从这些反应中学习什么,然后建立合成、更完善的太阳能技术。

该模型是第一个成功利用氢化酶和光系统创造半人工光合作用的模型,它完全由太阳能驱动。剑桥大学圣约翰学院赖斯纳实验室主管欧文·赖斯纳(Erwin Reisner)博士是研究报告合著作者,他将这项研究称为一个“里程碑事件”。

他解释称,这项研究工作克服了许多困难挑战,其中涉及到将生物和有机成分整合到无机材料中,用于组装半人工设备,并为未来开发太阳能转化系统提供一个工具箱。

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