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發布時間： 2014-08-20 15:38:25  |  來源： 中國發展門戶網  |  作者： 辛聞  |  責任編輯： 王虔

關鍵詞： 太陽能 中科院 水制氫氣 能源 清潔能源

中國網/中國發展門戶網訊 近日，人工光合研究項目取得重要進展：將大自然植物葉片上含量豐富的“光系統酶II”和人工半導體納米光催化劑耦合構建出雜化光合系統，實現了利用太陽光分解水制氫氣和氧氣的反應，該反應是實現太陽能轉化利用生產潔凈燃料氫氣的理想途徑。該項目由中科院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室、潔凈能源國家實驗室李燦院士和中科院“百人計劃”學者陳鈞研究員負責。相關研究成果發表在近期的《自然-通訊》期刊上。這是國際上首例研制出“自然-人工”雜化光合系統實現太陽能分解水制氫氣和氧氣的研究報道。

自然人工雜合體系上太陽能分解水制氫

在化石能源逐漸枯竭和全球生態環境惡化的雙重壓力下，人們把目光聚集到潔凈、可再生的新能源的開發和利用上，尤其是“取之不盡，用之不竭”的太陽能，成為眾所矚目的新能源翹楚。在科學家的眼中，樹葉進行的光合作用是利用太陽能的“高手”。人類賴以生存和發展所需的氧氣、食物和能源都來自于自然界的光合作用。人們期望從光合作用的機制中得到啟發，構建出高效的人工光合系統，生產潔凈的太陽能燃料（例如氫氣），能源問題就能得到根本性解決。

綠色植物的光合作用實質上就是將太陽能轉化為化學能儲存起來。綠葉中的光合作用酶吸收太陽光，將水和二氧化碳轉化為碳水化合物，同時放出氧氣。葉綠體中類囊體膜上的光系統 (PSI，PSII)酶在光電轉換中扮演著重要角色,是光合作用中吸收光能和光電轉換的重要機構，PSII利用太陽能將水分解放出氧氣，產生的電子經過PSI后去還原CO2生成碳水化合物。然而，太陽能光催化分解水制氫是科學界最具挑戰的課題之一，受到世界各國科學家越來越廣泛的重視。長期以來科學家們不斷的認識和學習自然光合作用并獲得了很大的啟示:希望構建利用太陽能直接全分解水放出O2和H2的人工光合作用系統，高能量的H2燃燒后生成水，整個體系清潔可再生，是人類解決能源問題最理想的途徑。