據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)報(bào)道，由澳大利亞莫納什大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一支國(guó)際科學(xué)家小組利用在植物中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)來(lái)復(fù)制光合作用的關(guān)鍵過(guò)程，為利用陽(yáng)光將水分解成氫和氧開(kāi)辟了一條新途徑。此技術(shù)性突破可以革新再生能源行業(yè)的制氫工藝，從而可以利用陽(yáng)光來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)清潔的綠色能源――氫氣。
植物在光合作用過(guò)程中，可利用太陽(yáng)光將水分解為活潑的氫和氧，再利用活潑氫同二氧化碳作用合成有機(jī)物。莫納什大學(xué)的利昂·斯皮西亞教授、羅賓·布里姆布來(lái)可比先生和安妮特·可羅和澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）的格哈德·斯偉格斯以及美國(guó)普林斯頓大學(xué)的查爾斯·迪斯莫克斯共同開(kāi)發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)，此系統(tǒng)由一層涂層組成，里面可以注入錳，而錳是維持植物光合作用的基本化學(xué)物質(zhì)。
斯皮西亞教授說(shuō)：“我們已經(jīng)復(fù)制出了自然的光合作用過(guò)程，采用植物進(jìn)化了30億年的光合作用的化學(xué)物質(zhì)和機(jī)理，在實(shí)驗(yàn)室再造了這些過(guò)程之一。錳簇是植物利用水、二氧化碳和陽(yáng)光制造碳水化合物和氧氣的中心樞紐。查爾斯·迪斯莫克斯不久前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出這種人造錳簇，我們將它發(fā)揚(yáng)光大，利用這些分子的能力將水分解成氫和氧。當(dāng)我們將一層質(zhì)子導(dǎo)體――Nafion薄膜覆蓋在一個(gè)電極上形成一層僅幾微米厚的聚合體膜時(shí)，此技術(shù)突破出現(xiàn)了。這層聚合體膜充當(dāng)錳簇的載體。錳在正常情況下不溶解于水，但可以和Nafion薄膜小孔中的催化劑結(jié)合，形成不易分解的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，當(dāng)水到達(dá)此催化劑時(shí)，在陽(yáng)光的照射下就會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)?！?/span>
這一產(chǎn)生質(zhì)子和電子的“氧化”水的過(guò)程可以將水變成氫氣而不是植物所產(chǎn)生的碳水化合物。斯皮西亞教授說(shuō)：“人類利用化學(xué)過(guò)程將水分解成氫和氧已經(jīng)有很多年了，但我們首次利用陽(yáng)光來(lái)做同樣的事情。”
初步測(cè)試表明此催化劑連續(xù)使用3天之后還有活性，由此分解出來(lái)的氫氣和氧氣可以在燃料電池中結(jié)合成水，產(chǎn)生電力供住宅和電動(dòng)車全天24小時(shí)使用，且不排放碳而是排放水。斯皮西亞教授表示此系統(tǒng)的效率還有待提高，但這一技術(shù)突破具有巨大的潛在價(jià)值。“我們需要不得地從自然界中學(xué)習(xí)，因此我們能使這一過(guò)程更加高明。氫氣被認(rèn)為是理想的清潔綠色能源，能效高且沒(méi)有碳排放。而此過(guò)程生產(chǎn)氫氣只需水和陽(yáng)光，就能源源不斷地提供大量的綠色能源，供未來(lái)社會(huì)使用?！?/span>
此研究成果發(fā)表在8月刊的科學(xué)雜志德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)國(guó)際版》上。
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