諾塞拉正專注地做實(shí)驗(yàn)
白天，用通常方法獲得的太陽能一部分可用于日常所需要，一部分用來將水分解成氫氣和氧氣并將氫氣儲(chǔ)存起來。晚上，氫和氧轉(zhuǎn)化成燃料用來發(fā)電。
網(wǎng)易探索8月5日訊 據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)麻省理工大學(xué)的科學(xué)家日前在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)了光合作用的過程，在整個(gè)過程中光合作用將水分解成氫和氧，并產(chǎn)生了可供燃燒的氫氣和氧氣。該實(shí)驗(yàn)的意義在于光合作用產(chǎn)生的能量能夠被人類利用，這種技術(shù)將引發(fā)一場(chǎng)太陽能使用革命，并補(bǔ)償煤炭，石油等不可再生資源的損耗。這兩名科學(xué)家名叫諾塞拉（Daniel Nocera）和卡南（Matthew Kanan），他們找到了一種簡(jiǎn)單實(shí)惠的方法將水分解成氫氣和氧氣，這種方法的原理和光合作用差不多，只是將太陽能轉(zhuǎn)化了可燃燒的氫氣和氧氣。
光合作用廣泛存在于自然界，葉綠體收集太陽光能，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物（首先是葡萄糖），并釋放出氧氣。但這只是最終結(jié)果，整個(gè)過程一開始是將水和二氧化碳?xì)廪D(zhuǎn)化為氧，自由的質(zhì)子和電子。在光合作用中產(chǎn)生了兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)，葉綠素分子失去兩個(gè)電子，水分子發(fā)生分解。盡管光合作用在各種教科書中都得到了詳盡的闡述，但是想人工實(shí)現(xiàn)這一過程卻絕非易事，主要的問題在于缺少有效地電解水的媒介，在植物中充當(dāng)這一媒介的是葉綠體。
眾所周知，水能夠電解成氫和氧，但整個(gè)過程毫無意義。為了提高這一性能，化學(xué)家們提供了能促使反應(yīng)在更低電壓情況下進(jìn)行的催化劑。目前只有釕和鉑能充當(dāng)這種媒介，當(dāng)然這兩種金屬都很昂貴，除此之外，反應(yīng)要進(jìn)行還需要特定的溫度條件和氣壓。
諾塞拉和卡南找到了加速水電解的另一個(gè)好方法。他們把銦和錫的氧化物做成的電極放置在鈷離子和磷酸鉀的水溶液中，然后在溶液中通入太陽能電池的電流，這樣相當(dāng)于葉綠體的觸媒就產(chǎn)生了。與此同時(shí)，水分解成氧氣和自由的氫離子，這些氫離子聚集在電極上，并在那里形成氫氣。白天，用通常方法獲得的太陽能一部分可用于日常所需要，一部分用來將水分解成氫氣和氧氣并將氫氣儲(chǔ)存起來。晚上，氫氣和氧氣轉(zhuǎn)化為燃料用來發(fā)電。
自由的氫離子和氧能夠轉(zhuǎn)化為燃料要素用來發(fā)電。整個(gè)過程發(fā)生在正常的大氣壓環(huán)境和溫度內(nèi)。媒介中的物質(zhì)在反應(yīng)過程中失去了自己的特性，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)又恢復(fù)到原來的樣子。這和自然界的葉綠素一樣。諾塞拉說：“我們的研究證明，能夠使用相對(duì)便宜的媒介，并以此為基礎(chǔ)在通常條件下得到光合作用的光能”。科學(xué)家們已經(jīng)為此制定了Powering the Planet項(xiàng)目，并開始了進(jìn)一步的研究工作。倫敦大學(xué)帝國(guó)理工學(xué)院的巴伯（James Barber）認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)實(shí)內(nèi)模擬光合作用的過程是利用太陽能歷史上的一個(gè)巨大創(chuàng)舉，這將使氫氣生產(chǎn)成為可能，并使太陽能使用步入新的時(shí)代。他們的這一研究成果近日已刊登在《科學(xué)》雜志上，但是具體的反應(yīng)細(xì)節(jié)作者并沒有透露。
