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哈佛大学的研究人员开发出仿生叶片,将阳光转化为液体燃料

2020-02-27 10:04:29来源:

哈佛大学的研究人员已经成功开发了一种人造光合作用系统,该系统可以利用太阳能分解食氢的细菌和产生液体燃料的水分子。

哈佛大学帕特森·罗克伍德能源教授丹尼尔·诺塞拉(Daniel Nocera)在一份声明中说:“如果你考虑一下,光合作用是惊人的。”“它需要阳光,水和空气-然后看一棵树。那正是我们所做的,但是我们做得更好,因为我们将所有能量转化为燃料。”

以前,两个来自不同团队的研究人员开发了一个类似的系统,但是他们先前在人工光合作用方面的努力尽管取得了成功,但仍面临着一些挑战。他们在过去的工作中面临的挑战之一是在制氢过程中产生活性氧分子。这些活性氧分子攻击并破坏了吃氢细菌的DNA。为了防止这种情况的发生,研究人员被迫以异常高的电压运行系统,从而导致效率降低。

根据他们在《科学期刊》上发表的论文,研究人员使用钴-磷合金作为其新系统的催化剂,被称为Bionic Leaf 2.0。与早期版本中的镍-钼-锌合金催化剂相比,它们的新催化剂不会生成活性氧分子。这使研究人员可以在较低的电压下运行他们的新系统,从而大大提高了效率。

研究人员指出,他们新的人工光合作用系统可以以10%的效率成功地将太阳能转化为生物质,这与增长最快的植物中观察到的1%的效率相比要高得多。

提高效率并不是他们的新系统唯一令人惊讶的地方。研究人员还发现,Bionic Leaf 2.0还可用于生产异丁醇,异戊醇,甚至是生物塑料前体PHB。他们的新催化剂还可以使系统自我修复,防止泄漏到最终溶液中。

研究人员仍然认为,仍有很大的空间可以提高Bionic Leaf 2.0的效率。但是,它足够有效,可以潜在地用于商业目的。Nocera计划将其新系统引入印度等发展中国家,以进行进一步的开发和应用。