在研究人員根據(jù)植物的光合作用機(jī)制將水分解為氫氣和氧氣后，有關(guān)太陽能利用的研究又向前邁進(jìn)了一步。光合作用是植物將陽光轉(zhuǎn)化為能量的過程，也是全球氧氣的主要來源。光合作用時(shí)產(chǎn)生的氫氣，有望成為一種綠色的可再生能源。

《自然·能源》（Nature Energy）雜志近日刊發(fā)的論文稱，劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院（簡稱UCSC）的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究（無輔助太陽能驅(qū)動(dòng)的水分解技術(shù)平臺(tái)），利用半人工光合作用，探索了生產(chǎn)和儲(chǔ)存太陽能的新方法。他們通過聯(lián)用生物成分和人工技術(shù)，在自然陽光作用下，將水轉(zhuǎn)化為了氫氣和氧氣。該技術(shù)比自然光合作用吸收的太陽能更多，或可對(duì)可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生革命性影響。論文第一作者、UCSC博士研究生卡塔茲娜·索科爾（Katarzyna Sokol）說：“由于自然光合作用只為植物提供保證生存的能量，因此其效率并不高——能量僅約可轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存的能量的1%~2%?！?/p>

人工光合作用問世已有數(shù)十年，但它還無法用于可再生能源領(lǐng)域——人工光合作用過于依賴催化劑的作用，而這類催化劑往往過于昂貴或毒性較高。UCSC的研究旨在用酶技術(shù)克服人工光合作用的局限性。索科爾等不僅提高了能量總量和儲(chǔ)存效率，還使一種在藻類中沉睡了上千年的進(jìn)程重新活躍起來。她解釋說：“氫化酶是存在于藻類中的一種酶，它能夠?qū)①|(zhì)子還原為氫氣。由于氫化酶還原并非藻類生存的必要條件，因此在進(jìn)化過程中，它逐漸進(jìn)入‘休眠’。但我們最終利用氫化酶成功實(shí)現(xiàn)了想要的反應(yīng)，將水分解成了氫氣和氧氣。我們還可以對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行選擇，這可能對(duì)新型太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究有幫助?！彼骺茽柕乳_發(fā)的轉(zhuǎn)換模型，是首個(gè)成功將氫化酶和光合系統(tǒng)II用于純太陽能驅(qū)動(dòng)的半人工光合作用的例子。

UCSC研究人員、論文作者歐文·萊斯納（Erwin Reisner）評(píng)論說：“這項(xiàng)工作攻克了將生物和有機(jī)成分整合到無機(jī)材料，以組裝半人工裝置的難題。它為未來太陽能轉(zhuǎn)化研究提供了‘工具箱’。”

編譯：雷鑫宇 審稿：阿淼 責(zé)編：張夢