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细菌+微型太阳能电池板,只需一桶即可完成光合作用!

2018-09-29
自然界中的光合作用是有效利用阳光的方法之一。但是,自然界的光合作用效率通常不高。即使是生物反应,大多数植物将阳光转化为生物质的转化率也仅为0.1%-0.2%。该设备条件下的微藻目前仅为1-2%。

因此,科学家一直希望跳出植物的视野,并能够人为地利用阳光来“破坏”光合作用。人工光合作用是一种收集“液态阳光”以减少二氧化碳并通过清洁和绿色过程产生高价值化学物质的过程。该产品将阳光转化为液体燃料进行存储。

人工光合作用的一种方法是将细菌与无机半导体结合起来。纳米半导体粒子主要收集阳光,其模仿叶绿素在自然光合作用中的作用。

在近期的第254届全国化学学会全国会议暨展览会上,美国劳伦斯伯克利实验室的Kelsey K. Sakimoto团队提出了一种新型的微型太阳能电池板,一种细菌的混合系统。该系统利用硫化镉(CdS)纳米颗粒转化非光合细菌Moorella thermoacetica。太阳能电池板的表面由可以捕获太阳光子的硫化镉纳米颗粒组成。光激发的硫化镉CdS可以产生光生电子空穴对。并用于参与人工光合作用的化学反应。


图细菌修饰的CdS生物反应器(左);吸收光的纳米晶体(中)将阳光,二氧化碳,水转化成有用的化学物质(右)

他们随后指出,CdS-Moorella thermocatica系统可以利用光将二氧化碳还原为乙酸。乙酸是一种通用化学品,可用于制造聚合物,药物和液体燃料,厨房中5-20%的醋由乙酸组成。 Sakimoto团队还致力于将二氧化碳转化为其他化学燃料,例如甲醇,液态氢和其他液态燃料。

aki本?他说:“一旦这些微小的细菌被'安装'在这些微小的太阳能板上,细菌都可以利用太阳能来生产食物,燃料和塑料。”那么,为什么需要像太阳能电池板这样的介质呢?因为只有光伏电池才能将所有阳光转化为电子流,所以自然光合作用只是将其转化为植物生长所需的食物。


图细菌修饰的CdS生物反应器(左);吸收光的纳米晶体(中)将阳光,二氧化碳,水转化成有用的化学物质(右)

他们随后指出,CdS-Moorella thermocatica系统可以利用光将二氧化碳还原为乙酸。乙酸是一种通用化学品,可用于制造聚合物,药物和液体燃料,厨房中5-20%的醋由乙酸组成。 Sakimoto团队还致力于将二氧化碳转化为其他化学燃料,例如甲醇,液态氢和其他液态燃料。

aki本?他说:“一旦这些微小的细菌被'安装'在这些微小的太阳能板上,细菌都可以利用太阳能来生产食物,燃料和塑料。”那么,为什么需要像太阳能电池板这样的介质呢?因为只有光伏电池才能将所有阳光转化为电子流,所以自然光合作用只是将其转化为植物生长所需的食物。

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