科學(xué)家開(kāi)創(chuàng)了一種將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為燃料的新方法

在研究人員通過(guò)改變植物中的光合機(jī)械成功地將水分解為氫和氧之后，尋求找到利用太陽(yáng)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(yáng)光轉(zhuǎn)化為能量的過(guò)程。當(dāng)植物吸收的水“分裂”時(shí)，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?yàn)樗菐缀跛惺澜缪鯕獾膩?lái)源。分解水時(shí)產(chǎn)生的氫可能是綠色且無(wú)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(xiàng)新研究使用半人工光合作用探索生產(chǎn)和儲(chǔ)存太陽(yáng)能的新方法。他們利用自然陽(yáng)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(shí)驗(yàn)室的學(xué)者們?nèi)绾伍_(kāi)發(fā)他們的平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)輔助太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)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(yáng)光。

KatarzynaSokó?，第一作者和博士。圣約翰學(xué)院的學(xué)生說(shuō)：“自然光合作用效率不高，因?yàn)樗皇菫榱松娑M(jìn)化，因此只需要最少的能量 - 大約可能轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)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?yàn)樗蕾囉诖呋瘎┑氖褂?，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(kuò)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(guò)使用酶來(lái)產(chǎn)生所需的反應(yīng)來(lái)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(chǔ)存的能量，還設(shè)法重新啟動(dòng)了已經(jīng)蟄伏了數(shù)千年的藻類的過(guò)程。

她解釋說(shuō)：“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(guò)程中，這個(gè)過(guò)程已被停用，因?yàn)樗皇巧嫠匦璧?，但我們成功地繞過(guò)了不活動(dòng)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?yàn)樘?yáng)能轉(zhuǎn)換開(kāi)發(fā)新的創(chuàng)新模型系統(tǒng)。

她補(bǔ)充說(shuō)：“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(shí)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(kāi)發(fā)太陽(yáng)能技術(shù)的一個(gè)很好的平臺(tái)。這種方法可以用來(lái)將其他反應(yīng)結(jié)合起來(lái)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(qiáng)大的太陽(yáng)能技術(shù)。“

該模型是第一個(gè)成功使用氫化酶和光系統(tǒng)II來(lái)創(chuàng)建純粹由太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shuō)：“這項(xiàng)工作克服了許多與將生物和有機(jī)成分整合到無(wú)機(jī)材料中以組裝半人工裝置相關(guān)的困難挑戰(zhàn)，并開(kāi)辟了開(kāi)發(fā)未來(lái)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工具箱。”