实验双电极装置，展示了用模拟太阳光照射的光电化学电池。图片来源：KatarzynaSokól
在研究人员通过改变植物中的光合作用机制成功地将水分解为氢和氧之后，寻求新的方法来利用太阳能又向前迈出了一步。
光合作用是植物用于将太阳光转化为能量的过程。当植物吸收的水被“分裂”时，氧气作为光合作用的副产物产生。这是地球上最重要的反应之一，因为它是世界上几乎所有氧气的来源。分解水时产生的氢可能是一种绿色且无限的可再生能源。
由剑桥大学圣约翰学院的学者们领导的一项新研究使用半人工光合作用探索生产和储存太阳能的新方法。他们利用自然阳光，结合生物成分和人造技术，将水转化为氢气和氧气。
该研究现在可用来彻底改变用于可再生能源生产的系统。发表在Nature Energy上的一篇新论文概述了剑桥Reisner实验室的学者们如何开发他们的平台来实现无辅助太阳能驱动的水分解。
他们的方法还设法比自然光合作用吸收更多的太阳光。
圣约翰学院的第一作者和博士生KatarzynaSokól说：“自然光合作用效率不高，因为它的进化仅仅是为了生存，因此它只需要最低限度的能量 - 大约是其能量的1-2％可能转换和存储。“
人工光合作用已存在数十年，但尚未成功用于制造可再生能源，因为它依赖于催化剂的使用，而催化剂通常昂贵且有毒的。这意味着不能用催化剂来将研究结果扩展到工业水平。
剑桥大学的研究是新兴的半人工光合作用领域的一部分，旨在通过使用酶来产生所需的反应来克服完全人工光合作用的局限性。
Sokól和研究团队不仅改善了产生和储存的能量，他们设法重新激活了已经休眠了数千年的藻类中的一个进化过程。
她解释说：“氢化酶是一种存在于藻类中的酶，能够将氢质子还原为氢气。因为它不是生存所必需的，在进化过程中，这个过程已被停用，但我们成功地绕过了这种休眠状态以达到我们想要的反应 - - 将水分解为氢气和氧气。”
Sokól希望这些发现能够开发出用于太阳能转换的新型创新模型系统。
她补充道：“令人兴奋的是，我们可以选择性地选择我们想要的过程，并实现我们想要的反应，这种反应本质上是难以接近的。这可能是开发太阳能技术的一个很好的平台。这种方法可以用来将其他反应结合起来看看可以做些什么，从这些反应中学习，然后建立合成的，更强大的太阳能技术。”
该模型是第一个成功使用氢化酶和光系统II来创建纯太阳能驱动的半人工光合作用的模型。
Reisner实验室主任，剑桥大学圣约翰学院院士Erwin Reisner博士和该论文的作者之一将该研究描述为“里程碑”。
他解释说：“这项工作克服了许多与将生物和有机成分整合到无机材料中以组装半人工装置相关的困难挑战，并为开发未来太阳能转换系统提供了工具箱。”
原文链接：（https://www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180903113348.htm）
直接点击公众号“在线咨询”菜单，客服会为您提供国内外光电仪器、元器件采购资询服务(工作时间周一至周五8:30-18:00)
閱讀更多 實驗幫 的文章
