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_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。

圣約翰學(xué)院的第一作者和博士生KatarzynaSokól說(shuō)：“自然光合作用效率不高，因?yàn)樗倪M(jìn)化僅僅是為了生存所以它能夠產(chǎn)生最少量的能量 - 大約是能量的1-2%?？赡苻D(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。“

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。

Sokól和研究團(tuán)隊(duì)不僅改善了產(chǎn)生和儲(chǔ)存的能量，他們?cè)O(shè)法重新激活了已經(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)子還原為氫氣。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) - - 將水分解為氫氣和氧氣。“

Sokól希望這些發(fā)現(xiàn)能夠開發(fā)出用于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的新型創(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。

Rewin實(shí)驗(yàn)室主任，劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院院士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)，并開辟了開發(fā)未來(lái)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工具箱。”