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新人工光合作用技術把陽光變燃料

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科技產業資訊室 - 王宣智 發表於 2018年9月27日


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新人工光合作用技術把陽光變燃料
 

英國劍橋大學的研究人員使用由生物成分和人造技術混合物製成的半人工光合作用裝置,將水轉化為氫氣和氧氣,實現了比自然光合作用更高的效率,研究成果已發表於 Nature Energy 期刊。
 
人工光合作用已存在數十年,但是反應過程太過於依賴催化劑,催化劑價格昂貴且通常帶有毒性,因此人工光合作用的研究成果一直無法擴大應用到工業。生物光合作用的方法,雖然沒有毒性的問題,但是生物光合作用的目的只是為了生存所需,反應效率不佳,僅僅只有 1% ~ 2% 的能量被用來轉換和存儲。創新一種新穎的方法,高效率且無毒的光能轉換機制,一直是科學家追尋的目標。
 
氫化酶(Hydrogenase),一種存在於藻類的酶,具有將質子(proton)還原成氫的能力。然而,氫化酶的還原反應非生存所必需,在演化的過程中藻類已停用這個反應。研究人員通過方法,重啟了氫化酶的反應用機制將水分解為氫氣和氧氣,實現無輔助太陽能驅動的氫氣與氧氣的還原。研究人員採用類似於傳統電池的方法,建立了一個基於光收集的生物化學的電池,稱為光系統II,實現無輔助太陽能驅動的水分解。
 
雖然這個過程聽起來簡單,但成功連繫人工系統與自然有機過程是十分困難的。研究人員在實現此平台技術過程,克服了上述的困難點,成功地結合生物有機成份與無機基材,實現了比自然光合作用更高效率的反應。此研究提出的太陽能平台技術,具有與其它反應結合的能力,未來能通過與不同反應過程結合的方式,發展出更多樣化的太陽技術應用。(660字;圖1)
 

參考資料:
Scientists Develop a New Way to Turn Sunlight Into Fuel.
SciTechDaily,2018/9/4

Bias-free photoelectrochemical water splitting with photosystem II on a dye-sensitized photoanode wired to hydrogenase. Nature Energy,2018/9/3
出處:SciTechDaily
時間:2018/9/4

 
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