科學家提出能將太陽光轉變?yōu)槿剂系淖钚录夹g方案
目前,科學家開創(chuàng)了一種將陽光轉變成為燃料的新方法,他們通過改變植物光合作用機制,成功地將水分解成氫和氧,該技術得益于半人工光合作用領域的最新研究。光合作用是植物將陽光轉換成為能量的一個過程,當植物吸收水分時發(fā)生“分裂”,氧氣就成為光合作用的副產物
圖中是雙電極裝置實驗,展示了使用模擬太陽光照射的光電化學電池 這是地球上最重要的反應之一,因為植物是地球全部氧氣的來源,當水分解產生氫氣,可作為一種綠色和無限再生能源。 劍橋大學圣約翰學院的學術專家進行了一項最新研究,他們使用半人工光合作用探索新的方法制造和存儲太陽能量。他們使用自然太陽光線將水轉變?yōu)闅浜脱酰⒔Y合了生物成分和人造技術。 目前這項研究可用于徹底改變可再生能源生產的系統,該項研究報告發(fā)表在《自然能源雜志》上,概述了劍橋瑞斯納實驗室的學者們如何開發(fā)他們的平臺,從而實現無輔助太陽能驅動的水分解。 同時,他們的方法也能比自然光合作用吸收更多的太陽光線。研究報告第一作者、劍橋大學圣約翰學院博士生卡塔日娜·索克(Katarzyna Soko)說:“自然光合作用效率并不高,因為它僅是植物為了生存而進化形成的,所以它能產生所需最低能量——能夠潛在轉化和存儲的能量僅占1-2%! 人工光合作用已存在了幾十年,但它還沒有被成功地用于制造可再生能源,因為它依賴于催化劑的使用,而催化劑通常是成本昂貴,并且有毒,這意味著它還不能按比例擴展至工業(yè)水平。 這項劍橋大學研究是新興半人工光合作用領域的一部分,它的目的是克服完全人工光合作用的局限性,利用酶來創(chuàng)造所需的反應。 卡塔日娜和研究小組不僅提高了生產和儲存的能量,還成功地重新激活已經休眠數千年的藻類。她解釋稱,氫化酶是一種存在于藻類中的酶,它能夠將質子轉化為氫。在進化過程中,這種轉化能力逐漸失效停用,因為該能力并非生存所必需的,但是我們成功地繞過了功能惰性,獲得了我們所希望的反應——將水分解成氫和氧。 她希望這項發(fā)現能夠形成一種創(chuàng)新模型系統,用于轉化太陽能。她強調稱,令人興奮的是,我們可以選擇性地確定我們想要的過程,并實現我們希望獲得的反應,而這在自然界是難以實現的。這可能是開發(fā)太陽能技術的一個很好平臺,該方法可以用于將其它反應結合在一起,觀察可以做些什么,從這些反應中學習什么,然后建立合成、更完善的太陽能技術。 該模型是第一個成功利用氫化酶和光系統創(chuàng)造半人工光合作用的模型,它完全由太陽能驅動。劍橋大學圣約翰學院賴斯納實驗室主管歐文·賴斯納(Erwin Reisner)博士是研究報告合著作者,他將這項研究稱為一個“里程碑事件”。 他解釋稱,這項研究工作克服了許多困難挑戰(zhàn),其中涉及到將生物和有機成分整合到無機材料中,用于組裝半人工設備,并為未來開發(fā)太陽能轉化系統提供一個工具箱。 |