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      納米技術與生物科學聯姻 促成“人工綠葉”問世
      發布時間:2015/9/23 10:56:26

      人工光合作用細菌包裹納米纖維獲取電子的過程示意圖。(自ENS環境新聞網)



      加州大學伯克利分校楊培東博士。(自ENS環境新聞網)

          據ENS環境新聞網報道,美國加州大學伯克利分校教授楊培東和他的團隊已經研發出“人工綠葉”,通過人工的光合作用,僅利用太陽光就能產生汽油和天然氣。這種燃料可以用來驅動汽車和用于建筑采暖,而不會產生溫室氣體排放。

          楊培東目前任加州大學化學專業教授兼該效科維理能源納米研究所主任,他和他的團隊是通過半導體納米和細菌相結合的技術來取得目前成果的,研究發表在《美國科學院論文集》的電子期刊上。

          該過程基于植物可將太陽光、二氧化碳和水轉化為糖的特性,而創造了人工光合作用,與自然光合作用的區別在于人工光合作用制造的是可長期儲存且能夠通過現有能源裝置運輸的液體燃料。

          研究人員首先使用一種名為納米絲的長納米纖維將日光轉化為電子,從而使得細菌可將二氧化碳和水轉化為復合化合物。在第二階段,納米纖維產生電能,將水分解為氫氣和氧氣,然后將氫氣與二氧化碳合成天然氣的主要成分——甲烷。

          楊培東表示:“實驗是為了證明我們可以將細菌催化劑與半導體技術相結合,這有助于我們切實了解人工光合作用系統。也許研究人員終將研發出高效電池來儲存太陽能光電資源,但光合作用能一站式解決能源轉化和儲存的問題,利用有機分子化學鍵自由轉化和儲存太陽能。”

          美國光生物學學會前會長、化學與生物化學教授托馬斯·摩爾(Thomas Moore)博士表示:“為了建構太陽能驅動的可持續發展社會,我們需要一種儲存太陽能的有效方式,太陽能電池可提高用電效率,但陰雨天或夜間難以儲電是一個棘手問題。想要儲存大量電能,必須將其轉化為化學能來儲存,如煤炭、石油、天然氣、氫氣和生物質。”

          加拿大多倫多大學應用科學與工程學院的研究副院長泰德·薩金特(Ted Sargent)博士表示:“從汽車、火車、飛機到燃氣發電機,許多電力系統裝置都是在化石燃料的基礎上建立的,因此創造一種能通過這些裝置生產液態燃料的新技術,就在可再生能源領域創造了極大的優勢。”能源隨著季節的變化而變化,在加拿大冬季供暖導致能耗上升,可以制造一種可以儲存足夠能源的電池,實現家庭的夜間供暖,但長遠來看應將夏天獲取的能源儲存起來。

          化石燃料中儲藏著過去光合作用所積聚的大量能源,高能源密度使得能源儲存成為了可能。雖然將太陽光轉化為燃料所消耗的能源要遠遠大于其產生的電能,但液體燃料具有更高的價值,可以彌補淡季可再生能源短缺的季節性缺口。薩金特表示,人工光合作用是一種碳中和的解決方案,因為燃燒過程中,每釋放一個二氧化碳分子都需要從大氣中獲取一個二氧化碳分子。

          楊培東說:“為了獲得更好的合成催化劑,我們需要在原子和分子層面了解自然,這就需要不同領域的研究人員加強交流與合作。”(顧璨編譯)

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      作者:佚名 來源:人民網-環保頻道 編輯:webmaster打印此文】【加入收藏】【字體:
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