蓋世汽車訊 植物可以從太陽(yáng)光中獲得能量，這種將陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為可用能源的過(guò)程，稱為光合作用。據(jù)外媒報(bào)道，普渡大學(xué)理學(xué)院（Purdue’s College of Science）的生物物理學(xué)家和物理學(xué)教授Yulia Puskhar嘗試模仿植物，以利用太陽(yáng)能獲得清潔、可儲(chǔ)存、高效的燃料。這將有助于開辟全新的清潔能源領(lǐng)域，一小時(shí)內(nèi)以陽(yáng)光形式照射到地球上的能量，足以滿足人類文明一整年的能源需求。

（圖片來(lái)源：普渡大學(xué)）

光合作用是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。植物通過(guò)這一過(guò)程，將太陽(yáng)光和水分子轉(zhuǎn)化為葡萄糖形式的可用能量。通常情況下，這需要用到葉綠素，以及蛋白質(zhì)、酶和金屬。

目前，最接近光合作用的人工過(guò)程是光伏技術(shù)，通過(guò)太陽(yáng)能電芯，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。然而，這一過(guò)程效率低下，只能捕獲大約20%的太陽(yáng)能。相比之下，光合作用的效率要高得多，能夠?qū)?0%的太陽(yáng)能作為化學(xué)能儲(chǔ)存在相關(guān)生物分子中。

在簡(jiǎn)單的光伏電池中，太陽(yáng)能電池板的效率，受到半導(dǎo)體吸收光能的能力和電芯發(fā)電能力的限制。通過(guò)人工光合作用，可以超越這些限制。Pushkar表示：“相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)該很容易實(shí)現(xiàn)60%的效率，我們甚至可以設(shè)想一個(gè)效率高達(dá)80%的系統(tǒng)。光合作用在分解水方面非常有效，這是人工光合作用的第一步。植物中的光系統(tǒng)II蛋白質(zhì)每秒可運(yùn)行一千次。眨眼的工夫，一切就完成了?！?/p>

Pushkar的團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)建人造樹葉模擬物來(lái)模仿這一過(guò)程，以收集光并分解水分子，從而產(chǎn)生氫氣。氫可以通過(guò)燃料電池單獨(dú)用作燃料，也可以添加到天然氣等其他燃料中，或內(nèi)置于燃料電池中，為車輛、房屋、小型電子設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院等提供動(dòng)力。

最近，該團(tuán)隊(duì)對(duì)光合作用過(guò)程中的水分子分裂方式進(jìn)行觀察?？茖W(xué)家們利用天然光系統(tǒng)II蛋白質(zhì)和合成催化劑組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以了解其中最有效的因素及其起作用的方式。與此同時(shí)，研究人員還優(yōu)先使用易于獲取且無(wú)毒的化合物和化學(xué)品。然而，人工光合作用的研究過(guò)程很緩慢，因?yàn)檫@牽扯到多方面因素。Pushkar表示：“這種反應(yīng)非常復(fù)雜。分解水分子的化學(xué)過(guò)程極其繁復(fù)困難?！?/p>

Pushkar認(rèn)為，未來(lái)10-15年內(nèi)，相關(guān)研究將取得長(zhǎng)足進(jìn)步，商業(yè)人工光合系統(tǒng)可能投入使用。

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