哈佛科學家發明了一種可以儲存太陽能的「葉子」！

知識 06-16

導讀：哈佛大學的研究人員發明了一種可以儲存太陽能並把太陽能轉化成化學能力的系統，這一系統使用的是無機化學和生物體的共同作用的原理。和光合作用的自然工程相比，他們把這個稱為「仿生葉子」或「人工葉子」，而且聲稱系統目前的轉換率比類似的系統高得多－甚至也高過光合作用本身。

這種仿生葉子比大自然中葉子的光和效率更高

這篇論文周四在Science雜誌上刊登，通過描述系統的兩大功能來介紹它，和其他系統不同，它可以貯存太陽能，而不是立即使用這些能量；而且可以把空氣中的二氧化碳轉化成有用的材料，減少溫室氣體。

倫敦帝國理工學院的Johannes Lischner也參與到了這個研究之中，他說：「我覺得這個研究非常棒，高效地把太陽能轉化成化學能源是可再生能源研究的追求目標。」

這個系統是這樣運行的：在一個罐子里放置兩個以上的電極、青枯桿菌和誰。電流通過電極而傳導，將水分子分解，放出氫氣。

這項研究的另一名作者，來自哈佛大學的Pamela Silver在電話訪談里說：「這些氫氣可以用來做燃料並燃燒，但是我們決定利用這些吸收氫院子和碳原子的細菌，讓它們繁殖。」

Silver博士解釋道：「隨著這些細菌的繁殖，這些有機體可以產出特定的化合物，通過基因工程，這些細菌可以產出酒精和塑料這樣非常有用的東西。」

科學家們一直嘗試著將這些細菌養在電離過的水之外，儘管可以做到，但是會有一些限制，無法達到一定的轉化率。

哈佛科學家發明了一種可以儲存太陽能的「葉子」！

這種方法可以生產出新的清潔能源。

這個系統面臨的主要問題是對電極帶來的重金屬的過濾，以及活性氧氣的生產，這兩者都不會產生健康的細菌。這個最新研究的創新點是以鈷為基礎的分裂水分子系統。

麻省理工學院的Michael Strano沒有參與到這個項目中，但是他在電話訪談中表示：「從本質上來看，這個系統是可以自我修復的，陰陽兩極互相促進；一旦其中一個反應速度降低，另一個會對其進行促進，循環反覆。」

Strano博士的研究領域就是將納米材料結合到真正的葉子中，他認為這個研究處於行業的領先地位，並解釋說這個研究的主要創新點就是團隊所用的將水分子電解的化學成分及其生物適應性。

上世紀60年代，當這個項目的研究專家開始實驗的時候，受當時的科技水平所限，他們只能將生物能對太陽能的轉化率維持在1%左右。此篇論文的主要特點就是對光合作用的研究，儘管有些專家對此表示懷疑，認為它過於簡化了植物能量使用的複雜性。

儘管如此，這個最新的研究把這一特性提升到了10%，遠比之前普遍成立的8%強得多，值得考慮真正開始應用。英國皇家學會研究員以及帝國理工學院材料系的講師Lischner博士表示：「事實上，這項研究的數據是很有希望的，但問題是，它真的可以被應用的實際設備中嗎？」

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研究者希望把這一技術應用到發展中國家

項目的研究者提出把這項技術應用到發展中國家，這些國家儲存和獲得能量的技術設施緊缺，但Lischner懷疑這些生物系統能否在撒哈拉沙漠這樣的地方存留下去。儘管研究的可行性「還需證實」，他堅稱這個項目至少可以引起大眾的好奇心。

這個項目的希望是它可以和光電池結合，這樣太陽能可以用來引導水的電離反應。然後細菌可以用來轉化氫的能量，稱為大量的以碳為基礎的產品，包括生物燃料和塑料。研究的聯合作者Brendan Colón在他的播客上說：「重要的是，這個技術相當於無中生有。」

太陽能的主要缺點是它不能被貯存，那麼通過這一技術，這一問題可以被解決。這項研究甚至可能解決減少空氣中的二氧化碳這一世界性難題，還能把它轉化成有用的產品。

另外，麻省理工學院的Strano指出，這項研究意味著科學的新黎明，還有新的領域需要研究。Strano說：「有很多學者都在研究微生物的生物合成，也有人在研究無機化學，這個研究將兩者結合了起來。」

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