开发受光合作用启发的智能光阱

植物利用光合作用从阳光中获取能量。现在，慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员已应用这一原理作为开发新的可持续工艺的基础，这些工艺在未来可能会为大规模化学工业生产合成气(合成气体)，并能够为电池充电。

合成气是一氧化碳和氢气的混合物，是制造氨、甲醇和合成碳氢化合物燃料等许多化学原料的重要中间产品。“合成气目前几乎完全使用化石原料制造，”无机和有机金属化学RolandFischer教授说。

由Fischer领导的研究小组开发的一种黄色粉末将改变这一切。科学家们受到光合作用的启发，光合作用是工厂用来从光中产生化学能的过程。“大自然需要二氧化碳和水来进行光合作用，”费舍尔说。研究人员开发的纳米材料模仿了参与光合作用的酶的特性。“纳米酶”以类似的方式利用二氧化碳、水和光生产合成气。

记录效率值

PhilipStanley博士在他的博士论文中谈到了这个话题，他解释说：“一个分子接管了能量天线的任务，类似于植物中的叶绿素分子。接收光并将电子传递给反应中心，催化剂。”

研究人员系统的创新之处在于，现在有两个与天线相连的反应中心。其中一个中心将二氧化碳转化为一氧化碳，而另一个将水转化为氢气。主要的设计挑战是如何安排天线、传递电子的机制和两种催化剂，以便从光中获得尽可能高的产量。

团队做到了这一点。“我们的光能产量高达36%，非常高，”斯坦利说。“我们成功地将多达三分之一的光子转化为化学能。以前的系统最多只能获得十分之一的光子。这一结果带来了技术实现可以使工业化学过程更具可持续性的希望。”

存储费用的照片累加器

在一个单独的项目中，研究人员正在研究另一种材料，该材料使用来自太阳的光能——但在这种情况下将其存储为电能。Fischer说：“未来的一种可能应用是通过阳光充电的电池，而无需绕过墙上的插座。”

研究人员在开发这些光蓄能器时使用了类似于纳米酶的成分。在这里，材料本身也会从入射光中吸收光子。但是，能量接收器并没有作为化学反应的催化剂，而是紧密地集成在结构中，以致于它保持这种状态，从而可以在更长的时间内存储电子。研究人员已经在实验室证明了该系统的可行性。

“有两种方法可以直接利用太阳能，”光催化小组负责人JulienWarnan博士说。“我们要么从中获取电能，要么利用电能推动化学反应。这两个系统都基于相同的原理，表明我们在实验上取得了成功。”

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