17/09/2018 明日科技
實驗室中模擬太陽光照射的光電化學電池（圖: Katarzyna Sokół）
植物行光合作用時會將水分解成氧氣和氫氣，其中氧氣會釋放到大氣中，成為地球氧氣的主要來源，而氫氣會繼續合成葡萄糖供植物使用。劍橋大學萊斯納實驗室（Reisner Laboratory）一項新的研究利用半人工光合作用（semi-artificial photosynthesis），發現能讓氫氣成為儲存與利用太陽能的新方式，有望應用於可再生能源。
半人工光合作用
研究團隊發現可在無催化劑的輔助下利用陽光分解水，效率比自然界的光合作用還高。研究員卡塔琳娜·索科爾（Katarzyna Sokół）解釋，光合作用並不是那麼有效率，演化讓植物的光合作用只轉化及儲存足以生存的能量，只可轉換 1～2％ 的光能。
人工光合作用技術已經存在幾十年，但受限於需使用昂貴又具毒性的催化劑，無法擴大至工業規模做再生能源應用。為了突破全人工光合作用需要使用催化劑的限制，因此這項研究運用了氫化酶進行了半人工光合作用。
開創新局
這項實驗成功使用了氫化酶和光合作用系統二（photosystem II）創造陽光驅動的半人工光合作用。萊斯納實驗室主持人歐文·萊斯納教授（Erwin Reisner）表示，這項研究克服了在整合生物、有機成分和無機材料時遭遇的許多困難，為日後的太陽能轉換系統開創了新方法。
研究團隊不僅增加了可生產與儲存的能量，還成功喚醒藻類一個已經休眠許久的功能。索科爾解釋：「存在於藻類中的氫化酶（hydrogenase）能夠將質子還原為氫。這項功能在演化過程中因為非生存必需而停用了，但我們成功將其重啟，來達到我們想要的反應──將水分解為氫氣和氧氣。」
她表示，對於能夠選擇並進行自然界中不會發生的反應感到興奮，期待此研究能探索其他反應，從中學習並且作為發展太陽能科技的基礎，以開發更多相關應用。
參考資料
Sokol, K. P., Robinson, W. E., Warnan, J., Kornienko, N., Nowaczyk, M. M., Ruff, A., . . . Reisner, E. (2018). Bias-free photoelectrochemical water splitting with photosystem II on a dye-sensitized photoanode wired to hydrogenase. Nature Energy. doi:10.1038/s41560-018-0232-y
St John’s College. (2018, September 3). Scientists pioneer a new way to turn sunlight into fuel | StJohns. Retrieved September 12, 2018.
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