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哈佛仿生葉技術(shù)大躍進(jìn)!能源轉(zhuǎn)化率更勝自然界光合作用

作者: | 發(fā)布日期: 2016 年 06 月 14 日 12:45 | 分類(lèi): 產(chǎn)業(yè)資訊

比爾.蓋茲曾說(shuō),為了解決人類(lèi)的能源問(wèn)題,有一天我們得效仿大自然的光合作用,甚至未來(lái)能源轉(zhuǎn)換效率還可能超越大自然,現(xiàn)在,那一天已經(jīng)到來(lái)。
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植物經(jīng)過(guò)幾十億年的演化,習(xí)得了吸收陽(yáng)光、水和二氧化碳,透過(guò)葉片轉(zhuǎn)化成自身需要的葡萄糖,順便放出氧氣的大絕招,也就是所謂的“光合作用”。
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過(guò)去人類(lèi)試著重現(xiàn)光合作用的一部分,研發(fā)出以太陽(yáng)能把水分解成氫氣來(lái)發(fā)電的技術(shù),但卻無(wú)法用在只吃液體燃料的傳統(tǒng)車(chē)輛與飛機(jī)上。
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而哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在 2011 年曾提出一種新人造光合作用的系統(tǒng),希望透過(guò)微生物的幫忙,把氫氣進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成液體燃料。現(xiàn)在這套靠陽(yáng)光、水和空氣產(chǎn)出液體燃料的“仿生葉”系統(tǒng)有了重大突破。
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哈佛大學(xué)能源科學(xué)系教授丹尼爾.諾賽拉(Daniel Nocer)和哈佛醫(yī)學(xué)院教授帕米拉.銀(Pamela Silver)對(duì)外展示第二代的“仿生葉”系統(tǒng),和第一代相比,能源轉(zhuǎn)換效率大幅提升。相關(guān)研究已刊登在《科學(xué)》期刊上。
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那么,“仿生葉”系統(tǒng)是如何運(yùn)作的呢?首先研究團(tuán)隊(duì)以太陽(yáng)能和催化劑,把水分解成氫分子和氧分子,再把這些氫,連同二氧化碳喂給細(xì)菌吃,最后就會(huì)被細(xì)菌們轉(zhuǎn)換成液體燃料。
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諾賽拉指出第一代仿生葉最大的問(wèn)題在于,他們使用的催化劑“鎳鉬鋅合金”,在生成氫氣的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生活性氧,該物質(zhì)會(huì)破壞細(xì)菌的 DNA。如果想要避免這種狀況,仿生葉系統(tǒng)只能放在極端高電壓的環(huán)境中運(yùn)作,間接降低了轉(zhuǎn)換效率。但在新一代的仿生葉系統(tǒng)中,團(tuán)隊(duì)找到一種不會(huì)產(chǎn)生活性氧的新催化劑“鈷磷合金”,也就不需要提供高電壓,讓效率大大的提升。
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哈佛科學(xué)團(tuán)隊(duì)宣稱(chēng),第二代人造光合作用系統(tǒng)在使用純二氧化碳的情況下,轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 10 %,即使用一般的空氣也有 3 至 4 % 的效率,都比自然界植物光合作用的 1% 能源轉(zhuǎn)換率來(lái)的高。
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目前科學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)運(yùn)用這套“仿生葉”系統(tǒng)產(chǎn)生出異丁醇、異戊醇及環(huán)保塑膠 PHB 等化合物,接下來(lái)將朝著商業(yè)化的目標(biāo)繼續(xù)邁進(jìn)。
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New bionic leaf can turn sunlight into liquid fuel
A Big Leap for an Artificial Leaf
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