科学家开创了一种将阳光转化为燃料的新方法

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在研究人员通过改变植物的光合作用机制成功地将水分解为氢和氧之后,寻找利用太阳能的新方法的探索又向前迈进了一步。

光合作用是植物将阳光转化为能量的过程。当植物吸收的水被分解时,氧气作为光合作用的副产品产生。它是地球上最重要的反应之一,因为它几乎是世界上所有氧气的来源。当水分解时产生的氢气有可能成为一种绿色和无限的可再生能源。

由圣约翰学院的学者领导的一项新研究利用半人工光合作用探索生产和储存太阳能的新方法。他们利用天然阳光将水转化为氢和氧,利用生物成分和人造技术的混合物。

科学家开创了一种将阳光转化为燃料的新方法-有意思吧

KatarzynaSokół在剑桥的Reisner实验室。照片来源:Andreas Wagner

这项研究现在可以用于革新可再生能源生产系统。发表在《自然能源》(Nature Energy)杂志上的一篇新论文概述了剑桥莱斯纳实验室(Reisner Laboratory)的学者如何开发平台,实现无人辅助太阳能驱动的水分解。

他们的方法还能比自然光合作用更有效地吸收太阳能。

圣约翰学院的第一作者和博士生KatarzynaSokół说:“自然光合作用效率不高,因为它只是为了生存而进化,因此只需要最少的能量,大约是其可能的1-2%转换和存储。“

人工光合作用已经存在了几十年,但它还没有成功地用于制造可再生能源,因为它依赖于催化剂的使用,而催化剂往往是昂贵和有毒的。这意味着它还不能用于将研究结果扩大到工业水平。

剑桥大学的这项研究是半人工光合作用新兴领域的一部分,该领域的目标是通过利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。

Sokoł和团队的研究不仅改进了生产、储存的能量,他们设法恢复已经沉睡了几千年的藻类中的一个进程。

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实验双电极设置显示用模拟太阳光照射的光电化学电池。图片来源:KatarzynaSokół

她解释说:氢化酶是藻类中存在的一种酶,能够将氢核还原为氢气。在进化过程中,这个过程已经停止了,因为它不是生存的必要条件,但我们成功地绕过了不活跃状态,实现了我们想要的反应,将水分解成氢和氧。

Sokoł希望结果将使新的创新模式系统对太阳能能量转换的开发。

她补充说:我们可以有选择地选择我们想要的过程,并实现我们想要的反应,这是令人兴奋的,这在自然界中是无法实现的。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在一起,看看能做什么,从这些反应中学习,然后建立合成的,更坚固的太阳能技术。

这个模型是第一个成功地使用氢化酶和光系统II来创造纯粹由太阳能驱动的半人工光合作用的模型。

Erwin Reisner博士是Reisner实验室的负责人,剑桥大学圣约翰学院的研究员,也是论文的作者之一,他将这项研究描述为一个里程碑。

他解释说:这项工作克服了将生物和有机成分整合到无机材料中以装配半人工装置的许多困难挑战,并为开发未来太阳能转换系统打开了一个工具箱。

发表:03/09/18

 

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