人工光合作用能量轉換效率大幅提升

2021-01-13 央視網
人工光合作用能量轉換效率大幅提升

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　　本報訊（首席記者許琦敏）移民火星，人類或許不需要帶去植物，只需帶上一方方人工光合作用系統就行了。這或許也將改變人類對化石能源的依賴，遏制全球氣候變暖的趨勢。在日前由中國科技大學上海研究院主辦的「墨子沙龍」上，美國科學院院士、加州大學伯克利分校化學系與材料科學工程系雙聘教授楊培東透露，目前科學家已研製出能量轉換效率高達8%至10%的人工光合作用系統，而在自然界光合作用的轉換效率僅為0.5%至5%。

　　「我們現在利用風能、太陽能，最大的問題是能量密度不夠。」楊培東說，這些可再生能源不夠穩定，需要大量蓄電設備，但若可以直接用有機物來儲存能量，就可以解決這些問題。

　　經過200多年的研究，人類已經對光合作用過程有了透徹的了解。2003年，美國啟動「太陽神計劃」，用半導體製成光化學二極體，帶上不同的催化劑，就能吸收陽光的能量，將二氧化碳和水變成我們需要的化合物。2014年，第一個人工光合作用集成系統誕生，當時其能量轉換效率只有0.5%，如今這一系統的能量轉換效率已經可達到8%至10%。

　　在火星上種植植物，需要營造一個類似地球的環境，難度相當高。可如果採用人工光合作用系統，就能更高效地生產人類所需要的物品，且更方便地經歷從地球到火星的漫長旅途。

　　「火星上二氧化碳含量高達96%，這非常有利於人工光合作用系統工作。」楊培東介紹，目前生物催化劑發展比較快，化學催化劑則相對滯後。「利用細菌等微生物作為催化劑，我們仍然要為它們在星際旅途和火星上適應環境的問題所苦惱。萬一哪個基因變異了，我們就得不到想要的化合物了。」

　　不過，這套系統如果在地球上使用，可能會見效更快。楊培東介紹，通過人工光合作用系統，人類可以實現「碳平衡」，解決使用化石燃料所帶來的全球氣候變暖問題。

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