人造光合作用承诺清洁，可持续的能源来源

人类可以做很多植物不能做的事情。我们可以走来走去，我们可以说话，我们可以听到和看到和触摸。但植物对人类有一个主要的优势：它们可以直接从太阳中能量。

将阳光直接转换为可用的能量 - 称为光合作用的过程 - 可能很快是一个壮举，人类能够模仿太阳的能量，以便清洁，可存储，高效的燃料。如果是这样，它可以打开一个全新的清洁能源前沿。足够的能量在一个小时内以阳光的形式击中地球，以满足全年的所有人类文明的能源需求。

Yulia Puskhar，普渡大学理学院的生物物理学家和物理学教授可能有一种方法可以通过模仿植物来利用这种能量。

通过光伏电池利用风电和太阳能，是可用的两种主要形式的清洁能源。添加第三合成光合作用 - 将大大改变可再生能源景观。轻松存储能量的能力，而无需需要庞大的电池，会显着提高人类能力和有效地发电社会的能力。

风力涡轮机和光伏都在环境效应和复杂因素方面具有缺点。 Pushkar希望人造光合作用可能能够绕过那些陷阱。

“我们和世界各地的研究人员难以努力地努力提出无障碍能量，”普斯卡尔说。 “干净和可持续的能量，我们可以使用无毒，轻松的可用元素创建。我们的人造光合作用是前进的方向。“

光合作用是一种复杂的工艺舞蹈，植物以葡萄糖的形式转换太阳的光芒和水分子。为此，他们使用颜料，通常是着名的叶绿素，以及蛋白质，酶和金属。

最接近人造光合作用的过程今天是光伏技术，太阳能电池将太阳的能量转化为电力。这种过程是着名的低效，能够捕获大约20％的太阳能量。另一方面，光合作用是彻底效率的;它能够将60％的太阳能量作为相关生物分子中的化学能。

简单的光伏电池 - 太阳能电池板的效率 - 受半导体吸收光能的能力和细胞产生功率的能力的限制。这种限制是科学家可以使用合成光合作用的东西。

“随着人造光合作用，没有基本的物理限制，”普斯卡尔说。 “你可以很容易地想象一个70％效率的系统，因为我们已经在自然光合作用中具有先例。如果我们获得非常雄心勃勃的，我们甚至可以设想一个高达80％的系统。

“当涉及分裂水时，光合作用是大量有效的，这是人造光合作用的第一步。植物中的光系统II蛋白是一千倍的一秒钟。眨眼，它已经完成了。“

Pushkar的小组通过建造自己的人工叶片模拟来模仿该过程，该过程收集光并分裂水分子以产生氢气。氢气可以通过燃料电池用作燃料，或者通过燃料电池添加到诸如天然气的其他燃料中，或内置于燃料电池中，以从车辆到小型电子设备，实验室和医院的所有内容。她最近的发现，最近在光合作用期间分裂的水分子的洞察力，最近发表在Chem Catalysis：Cell Press中。

Pushkar的科学家们的实验室实验与天然照相II蛋白质和合成催化剂的组合试图了解最佳作品 - 为什么。她还优先考虑使用易受地球上的化合物和化学品，易于访问和与地球无毒。

然而，人造光合作用的进展是复杂的，因为光合作用如此多方面，一个事实被生物化学学生繁殖。

“反应非常复杂，”Pushkar说。 “分裂水分子的化学性质非常复杂，困难。”

科学家自20世纪70年代以来一直在努力人工光合作用。这是很长一段时间，但是当您记住光合作用时，没有数百万年的时间才能发展。而且，科学家认为，与飞行，沟通或智力不同，光合作用只发展了一次 - 大约30亿年前，只有约15亿年的地球的存在。

Pushkar Posits认为，在未来10-15年内，将使商业人工光合作用系统可能会开始上网。她的研究由国家科学基金会资助。

参考文献：“多核3D金属催化剂通过自由基偶联或通过水亲核攻击实现O-O键形成？ WNA通过罗马ezhov，Alireza Karbakhshs Ravari，Gabriel Bury，Paul F. Smith和Yulia Pushkar，5月2021年5月3日，Cem Catalysis：Celm Pressysis：Cell Pressics中，引导了罗马ezhov DOI：10.1016 / J.CHECAT.2021.03.013