在光合作用中，植物已經(jīng)使用太陽(yáng)光數(shù)百萬(wàn)年將水分解為氧氣和氫氣。從理論上講，它也非常適合通過(guò)太陽(yáng)能生產(chǎn)燃料氫。德國(guó) - 英國(guó)研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在開(kāi)發(fā)了一種很有前景的方法。他們成功地將光合作用系統(tǒng)的生物成分與人工成分結(jié)合起來(lái)。結(jié)果是一個(gè)半人工系統(tǒng)，從水和陽(yáng)光中產(chǎn)生氫氣 - 沒(méi)有有毒和昂貴的催化劑。

光合作用是自然界最巧妙的發(fā)明之一。因?yàn)樗怪参锬軌蚶藐?yáng)光，二氧化碳和水來(lái)生產(chǎn)幾乎所有需要生長(zhǎng)的有機(jī)分子。光的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。對(duì)于現(xiàn)代能源技術(shù)而言尤其令人興奮的是氫，其通過(guò)水分子的裂解作為光合作用的副產(chǎn)物而產(chǎn)生。因?yàn)槿绻裰参镆粯?，你可以通過(guò)光驅(qū)水分來(lái)贏得氫氣，那么這將是一種可持續(xù)的氣候友好型燃料。世界各地的科學(xué)家們一直在嘗試人工光合作用一段時(shí)間 - 使用特殊催化劑將水分解為氧氣和氫氣的方法。問(wèn)題：

藻類成分與技術(shù)相結(jié)合

然而，另一種選擇可能提供半人工光合作用。在此，保留植物光合作用系統(tǒng)的關(guān)鍵組分并與合成組分組合。天然酶不是昂貴且有毒的催化劑，而是承擔(dān)驅(qū)動(dòng)水的化學(xué)分解的任務(wù)。Sokol及其同事現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出這種半人工系統(tǒng)。為此，他們首先從嗜熱藍(lán)綠色物種Thermosynechococcus elongatus中分離出所謂的光系統(tǒng)II。據(jù)研究人員解釋，這已知特別強(qiáng)大，因此非常活躍。這些草藥成分被摻入由二氧化鈦與特殊染料的組合制成的人造電極中。

半人工光合作用系統(tǒng)的第二部分由另一個(gè)與植物酶氫化酶偶聯(lián)的二氧化鈦電極形成。“這種酶存在于藻類中，可將質(zhì)子還原為分子氫(H2)，”Sokol解釋道。“然而，在進(jìn)化過(guò)程中，這個(gè)過(guò)程已被禁用，因?yàn)樗皇侵参锷嫠匦璧摹Ｎ覀円殉晒Φ叵@一失活。復(fù)活“藻類酶“的所述的組合”與藻類和人工電極的光系統(tǒng)II中，研究人員來(lái)重新創(chuàng)建光驅(qū)動(dòng)水氧化并最大化氫產(chǎn)量它。

未來(lái)技術(shù)的工具箱

由此產(chǎn)生的半人工光合作用系統(tǒng)不僅產(chǎn)生來(lái)自太陽(yáng)光和水的燃料氫。研究人員報(bào)告說(shuō)，通過(guò)結(jié)合自然光系統(tǒng)和光吸收染料，它還比天然對(duì)應(yīng)物吸收更多的光。“這一原則克服了將生物和有機(jī)成分與非有機(jī)成分結(jié)合的許多困難，”劍橋大學(xué)的資深作者Erwin Reisner說(shuō)。“它為我們開(kāi)辟了一整套工具包，用于開(kāi)發(fā)將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為可再生能源的生物和非生物轉(zhuǎn)化的未來(lái)技術(shù)。”