18新利最新登入人工光合作用是如何工作的

重建植物有完善的光合作用,一个能量转换系统必须能够做两个重要的事情(可能是在某种类型的纳米管,作为结构“叶子”):收获阳光和水分子分裂。

工厂完成这些任务使用叶绿素,捕捉阳光,蛋白质和酶的集合,使用阳光分解H₂O成氢分子,电子和氧气(质子)。然后使用电子和氢有限公司₂成碳水化合物,氧气是开除。

一个人工系统为人类工作的需要,必须改变的输出。而不是只释放氧气的反应,它会释放液态氢(或者甲醇)。氢可以直接使用液体燃料或用于燃料电池。让这个过程生成氢并不是问题,因为它已经在水分子。和捕捉阳光不是问题——当前太阳能系统。

难的是把水分子的电子必要促进生产氢的化学过程。分裂水需要能量输入的电压为2.5伏(来源:猎人]。这意味着这个过程需要一个催化剂,让整件事情。催化剂与太阳的光子反应启动一个化学反应。

在这一领域有重要进展,在过去的5年或10年。几个比较成功的催化剂包括:

一旦完善,这些系统可以改变我们世界力量的方式。

化石燃料的短缺,导致污染和全球变暖。煤炭,而丰富,对人体和环境的高污染。风力涡轮机是伤害风景如画的风景,玉米需要大片的农田和当前太阳能电池技术是昂贵和低效的。人工光合作用可以提供一个新的,可能是理想的能源困境。

首先,它有好处在光伏电池,发现在今天的太阳能电池板。阳光电力的直接转换太阳能光伏电池使天气和时间能量,减少其效用和增加其价格。人工光合作用,另一方面,可以产生一种耐贮藏的燃料。

与大多数方法生成替代能源、人工光合作用有可能产生超过一种类型的燃料。光合作用的过程可以调整所以光之间的反应,有限公司₂和H₂O最终生产液体氢。液态氢可以使用像汽油在氢动力引擎。也可能是注入燃料电池安装,这将有效地扭转光合作用过程,建立电氢和氧结合成水。氢燃料电池发电的东西我们可以从电网,所以我们会用它来运行我们的空调和热水器。

一个当前的问题与大规模氢能源的问题是如何高效,清洁,生成液体氢。18新利最新登入人工光合作用可能是一个解决方案。

甲醇是另一个可能的输出。而不是排放纯氢在光合作用过程中,光电化学电池可以生成甲醇燃料(CH₃哦)。甲醇或甲醇,通常是来自天然气甲烷,它经常被添加到商业汽油燃烧更清洁。一些汽车甚至可以单独运行在甲醇。

生产清洁燃料的能力而不产生任何有害的副产品,如温室气体,使人工光合作用对环境的理想能源。它不需要采矿、增长或钻探。由于水和二氧化碳目前供应不足,它也可以是一个无限的来源,可能更便宜比其他能源形式从长远来看。事实上,这种类型的光电化学反应甚至可以删除大量的有害的公司₂从空中的过程中生产燃料。这是一个双赢的局面。

但是我们没有。有一些障碍在大规模使用人工光合作用的方式。

而人工光合作用在实验室里工作,这不是准备大众消费。复制发生在绿色植物自然不是一个简单的任务。

在能源生产效率是至关重要的。植物花了数十亿年开发光合作用的过程,有效地为他们工作;复制,在合成系统需要大量的试验和错误。

作为催化剂的锰植物不工作在一个人为的设置,主要是因为锰有点不稳定。它并不特别长,它不溶于水,使manganese-based系统有所低效的和不切实际的。另一大障碍是植物是非常复杂和精确的分子几何——大多数人为设置不能复制,错综复杂。

许多潜在的光合作用系统的稳定是一个问题。有机催化剂往往降低,或者触发额外的反应会损害细胞的运作。无机金属氧化物催化剂是一种很好的可能性,但他们必须足够快地有效利用光子注入系统。这种催化速度很难获得。和一些金属氧化物的速度是缺乏另一个领域——丰富。

在当前最先进的涂料细胞,问题不在于催化剂;相反,它的电解质溶液吸收分解水分子的质子。这是细胞的一个重要组成部分,但它是由挥发性溶剂侵蚀系统中的其他组件。

进步在过去的几年里已经开始解决这些问题。钴氧化物是一种稳定、快速、丰富的金属氧化物。色素增感细胞的研究人员已经提出了non-solvent-based解决取代腐蚀性的东西。

人工光合作用的研究蒸蒸日上,但短时间内不会离开实验室。这将是至少10年前这种类型的系统是一个现实[来源:博伊德]。这是一个很乐观估计。有些人不确定它会发生。不过,谁能抗拒希望人工植物像真实的东西吗?