近日，劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院成功地研制出一種使用半人工光合作用生產(chǎn)和儲(chǔ)存太陽能的新方法。他們通過生物成分和人造技術(shù)，利用自然光將水轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣。相關(guān)論文刊發(fā)在NatureEnergy上。

該論文詳細(xì)闡釋了研究者如何利用他們的平臺(tái)，來實(shí)現(xiàn)無輔助太陽能驅(qū)動(dòng)的水分解。同時(shí)，他們還希望吸收比自然光合作用更多的太陽光。研究者稱，此項(xiàng)研究可用于革新可再生能源生產(chǎn)的系統(tǒng)。

來自劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院的博士生KatarzynaSokól說道：“自然光合作用效率并不高，因?yàn)樗鼉H僅是為了生存，只需要少量的能量，即1%~2%的能量用以轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。”

而人工光合作用雖然已存在數(shù)十年，但并沒有成功地用于制造可再生能源。因?yàn)樗枰褂脙r(jià)格昂貴且有毒的催化劑，這也就意味著人工光合作用的應(yīng)用還無法擴(kuò)大到工業(yè)水平。

基于此，研究人員試圖通過使用酶產(chǎn)生的反應(yīng)來完全解決人工光合作用的局限性。可喜的是，Sokól及其研究團(tuán)隊(duì)果然通過實(shí)驗(yàn)，不僅提高了人工光合作用產(chǎn)生和儲(chǔ)存的能量，還重新激活了一種已在藻類中蟄伏數(shù)千年的生化反應(yīng)過程。

“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)化過程中，這一過程已被棄用，因?yàn)樗皇巧嫠匦璧摹５俏覀兂晒Φ乩@過了這一過程，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，這一發(fā)現(xiàn)能夠開發(fā)出用于太陽能轉(zhuǎn)換的新型創(chuàng)新模型系統(tǒng)。

同時(shí)，她補(bǔ)充道：“令人興奮的是，我們可以有選擇性地挑選想要的工藝，并實(shí)現(xiàn)我們想要的化學(xué)反應(yīng)。這為開發(fā)太陽能技術(shù)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，同時(shí)，這種方法可以結(jié)合其他反應(yīng)，通過實(shí)驗(yàn)的方法開發(fā)更強(qiáng)大的合成的太陽能技術(shù)。”

據(jù)了解，該模型是第一個(gè)成功使用氫化酶和光系統(tǒng)，來創(chuàng)建純太陽能驅(qū)動(dòng)的半人工光合作用的模型。因此，劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院ErwinReisner博士將該研究描述為具有里程碑式的意義。他說道：“在該項(xiàng)研究之前，在將生物有機(jī)成分融合到無機(jī)材料中來組裝半人工裝置有種種困難，但是這項(xiàng)研究恰恰克服了這些困難，同時(shí)為未來開發(fā)太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)開辟了新的道路。”