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以德合作研發(fā)生物光電化學電池

時間:2020-07-16 10:26來源:科技日報 作者:毛黎
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       以色列理工學院和德國波鴻大學的兩個研究小組表示,他們正在研究將光合聚光復合物的光吸收能力與光系統Ⅱ的電化學能力相結合,以此獲取可再生清潔能源,即利用光合作用為未來開發(fā)可再生清潔能源。
 
  在自然界,細菌、藻類和植物經過演化后,其類囊體膜中存在著光系統Ⅱ(PSⅡ),是自然光合作用的產物,能夠有效地通過光合作用將太陽能轉化為化學能。研究人員表示,他們試圖利用植物膜水分子獲取電子釋放的能來產生清潔燃料源,這也是人們所說的生物光電化學電池(BIOcells)。
 
  以色列理工大學在聲明中說,人們正力圖用清潔能源替代化石燃料,豐富和無污染的太陽能被視為極具特別價值的能源。生物光電化學電池屬于可再生能源領域的創(chuàng)新概念,旨在半自然、半人為地利用自然過程來開發(fā)清潔、負擔得起的高效能源。
 
  研究人員在發(fā)表于《材料化學A》雜志上的論文中稱,他們的新發(fā)現有望成為人類在制造太陽能生物光電化學電池方面的重要進步,而這種電池將是未來主要的清潔能源。
 
  為了在人工環(huán)境下實現生物光電化學電池的光生電過程,兩個團隊開發(fā)了一種由兩種成分組成的生物電極,其中包括將PBS(一種聚光蛋白)和PSⅡ多蛋白復合物功能性相連接,有些是跨物種結合。這種連接的工作難度相當高,但研究人員利用交聯劑成功實現了連接。這種交聯劑具有兩個或多個反應端,能夠以化學方式附著蛋白質。
 
  研究人員表示,PBS-PSⅡ相連后與其他物質組成的電極提高了光電轉換效率,與PBS單獨作為電極物質相比,兩者相連的綠光間隙單色光子電子轉換效率(IPCE)最高達到了10.9%。分離PBS和PSⅡ的技術分別由德國和以色列的研究小組完成,他們共同將兩者整合到生物光電化學電池研究中。
 
  以色列理工大學表示,他們研究中所涉及的蛋白質連接和組裝能力代表了開發(fā)生物太陽能電池的重大突破。這意味著人們可以將不同物種的蛋白質復合物進行功能性組合,以建立集不同物種所長的半人工系統。
 
  總編輯圈點
 
  利用生物光合作用產生可再生能源,理論上來講大有可為——有機體參與到光合作用過程中,其產生的能量完全可以為光伏板供電,而且生物生長迅速,往往只需要極少的陽光和水即可,甚至有科學家認為,這項技術有望在未來與硅基太陽能板相媲美,F在科學家突破性的進行了不同物種蛋白質的連接和組裝,或打開了生物光電巨大前景的一扇窗。未來或可看到藻類苔蘚的生物光電走入實際應用,點亮你我桌前的一盞燈。
 
(責任編輯:子蕊)
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