普渡大学探讨人工光合作用 有望提供清洁、可持续的能源

植物可以从阳光中获取能量。这种将阳光直接转化为可用能量的过程被称为光合作用。据国外媒体报道，普渡大学科学学院的生物物理学家和物理学教授尤利娅·普斯哈尔(Yulia Puskhar)试图模仿植物，通过利用太阳能获得清洁、可储存和高效的燃料。这将有助于开辟清洁能源的新领域，一小时内以太阳光形式照在地球上的能量足以满足人类文明一整年的能源需求。

(来源:普渡大学)

光合作用是一个复杂的过程。通过这个过程，植物将阳光和水分子转化为葡萄糖形式的可用能量。通常，这需要叶绿素，以及蛋白质、酶和金属。

目前最接近光合作用的人工过程是光伏技术，通过太阳能电池将太阳能转化为电能。然而，这一过程效率低下，只能捕获约20%的太阳能。相比之下，光合作用的效率要高得多，60%的太阳能可以作为化学能储存在相关生物分子中。

在简单的光伏电池中，太阳能电池板的效率受限于半导体吸收光能的能力和电池的发电能力。通过人工光合作用，这些限制可以被超越。普什卡尔说:“相关系统应该很容易达到60%的效率，我们甚至可以想象一个效率高达80%的系统。光合作用分解水非常有效，这是人工光合作用的第一步。蛋白质，植物中的光系统II，每秒可以运行1000次。眨眼间，一切都完成了。”

Pushkar的团队模仿了这一过程，建造了人工叶片模拟器来收集光线并分解水分子以产生氢气。氢气可以通过燃料电池单独作为燃料使用，也可以添加到天然气等其他燃料中，或者内置到燃料电池中，为车辆、房屋、小型电子设备、实验室和医院提供动力。

最近，该团队观察了水分子在光合作用过程中的分裂方式。科学家使用天然光系统II蛋白质和合成催化剂的组合来进行实验，以了解最有效的因素及其如何工作。与此同时，研究人员还优先考虑使用容易获得且无的化合物和化学物质。然而，人工光合作用的研究过程非常缓慢，因为它涉及到许多因素。普什卡尔说:“这种反应非常复杂。分解水分子的化学过程极其复杂和困难。”

普什卡尔认为，在未来10-15年内，相关研究将取得巨大进展，商业人工光合作用系统可能会投入使用。植物可以从阳光中获取能量。这种将阳光直接转化为可用能量的过程被称为光合作用。据国外媒体报道，普渡大学科学学院的生物物理学家和物理学教授尤利娅·普斯哈尔(Yulia Puskhar)试图模仿植物，通过利用太阳能获得清洁、可储存和高效的燃料。这将有助于开辟清洁能源的新领域，一小时内以太阳光形式照在地球上的能量足以满足人类文明一整年的能源需求。

(来源:普渡大学)

光合作用是一个复杂的过程。通过这个过程，植物将阳光和水分子转化为葡萄糖形式的可用能量。通常，这需要叶绿素，以及蛋白质、酶和金属。

目前最接近光合作用的人工过程是光伏技术，通过太阳能电池将太阳能转化为电能。然而，这一过程效率低下，只能捕获约20%的太阳能。相比之下，光合作用的效率要高得多，60%的太阳能可以作为化学能储存在相关生物分子中。

在简单的光伏电池中，太阳能电池板的效率受限于半导体吸收光能的能力和电池的发电能力。通过人工光合作用，这些限制可以被超越。普什卡尔说:“相关系统应该很容易达到60%的效率，我们甚至可以想象一个效率高达80%的系统。光合作用分解水非常有效，这是人工光合作用的第一步。蛋白质，植物中的光系统II，每秒可以运行1000次。眨眼之间，一切……已完成。"

Pushkar的团队模仿了这一过程，建造了人工叶片模拟器来收集光线并分解水分子以产生氢气。氢气可以通过燃料电池单独作为燃料使用，也可以添加到天然气等其他燃料中，或者内置到燃料电池中，为车辆、房屋、小型电子设备、实验室和医院提供动力。

最近，该团队观察了水分子在光合作用过程中的分裂方式。科学家使用天然光系统II蛋白质和合成催化剂的组合来进行实验，以了解最有效的因素及其如何工作。与此同时，研究人员还优先考虑使用容易获得且无的化合物和化学物质。然而，人工光合作用的研究过程非常缓慢，因为它涉及到许多因素。普什卡尔说:“这种反应非常复杂。分解水分子的化学过程极其复杂和困难。”

普什卡尔认为，在未来10-15年内，相关研究将取得巨大进展，商业人工光合作用系统可能会投入使用。

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