科學(xué)家開創(chuàng)了一種將陽光轉(zhuǎn)化為燃料的新方法

在研究人員通過改變植物中的光合機械成功地將水分解為氫和氧之后，尋求找到利用太陽能的新方法已經(jīng)向前邁出了一步。

光合作用是植物用于將太陽光轉(zhuǎn)化為能量的過程。當(dāng)植物吸收的水“分裂”時，氧氣作為光合作用的副產(chǎn)物產(chǎn)生。它是地球上最重要的反應(yīng)之一，因為它是幾乎所有世界氧氣的來源。分解水時產(chǎn)生的氫可能是綠色且無限的可再生能源。

由劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院的學(xué)者領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究使用半人工光合作用探索生產(chǎn)和儲存太陽能的新方法。他們利用自然陽光，利用生物成分和人造技術(shù)的混合物將水轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣。

該研究現(xiàn)在可用于徹底改變用于可再生能源生產(chǎn)的系統(tǒng)。發(fā)表在Nature Energy上的一篇新論文概述了劍橋Reisner實驗室的學(xué)者們?nèi)绾伍_發(fā)他們的平臺來實現(xiàn)無輔助太陽能驅(qū)動的水分解。

他們的方法也設(shè)法比自然光合作用吸收更多的太陽光。

KatarzynaSokó?，第一作者和博士。圣約翰學(xué)院的學(xué)生說：“自然光合作用效率不高，因為它只是為了生存而進(jìn)化，因此只需要最少的能量 - 大約可能轉(zhuǎn)化和存儲的能量的1-2%。”

人工光合作用已存在數(shù)十年，但尚未成功用于制造可再生能源，因為它依賴于催化劑的使用，催化劑通常昂貴且有毒。這意味著它還不能用于將研究結(jié)果擴大到工業(yè)水平。

劍橋研究是新興的半人工光合作用領(lǐng)域的一部分，旨在通過使用酶來產(chǎn)生所需的反應(yīng)來克服完全人工光合作用的局限性。

索科?研究人員不僅改善了生產(chǎn)和儲存的能量，還設(shè)法重新啟動了已經(jīng)蟄伏了數(shù)千年的藻類的過程。

她解釋說：“氫化酶是一種存在于藻類中的酶，能夠?qū)①|(zhì)子還原成氫氣。在進(jìn)化過程中，這個過程已被停用，因為它不是生存所必需的，但我們成功地繞過了不活動以達(dá)到我們想要的反應(yīng) - 將水分解成氫氣和氧氣。“

索科?希望這些發(fā)現(xiàn)能夠為太陽能轉(zhuǎn)換開發(fā)新的創(chuàng)新模型系統(tǒng)。

她補充說：“令人興奮的是，我們可以有選擇地選擇我們想要的工藝，并實現(xiàn)我們想要的反應(yīng)，這種反應(yīng)本質(zhì)上是難以接近的。這可能是開發(fā)太陽能技術(shù)的一個很好的平臺。這種方法可以用來將其他反應(yīng)結(jié)合起來看看可以做些什么，從這些反應(yīng)中學(xué)習(xí)，然后建立合成的，更強大的太陽能技術(shù)。“

該模型是第一個成功使用氫化酶和光系統(tǒng)II來創(chuàng)建純粹由太陽能驅(qū)動的半人工光合作用的模型。

博士大學(xué)圣約翰學(xué)院院士，Reisner實驗室負(fù)責(zé)人Erwin Reisner博士和該論文的作者之一將該研究描述為“里程碑”。

他解釋說：“這項工作克服了許多與將生物和有機成分整合到無機材料中以組裝半人工裝置相關(guān)的困難挑戰(zhàn)，并開辟了開發(fā)未來太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工具箱。”