以德合作研發生物光電化學電池
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新概念，旨在半自然、半人為地利用自然過程來開發清潔、負擔得起的高效能源。
研究人員在發表于《材料化學A》雜志上的論文中稱，他們的新發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。
為了在人工環境下實現生物光電化學電池的光生電過程，兩個團隊開發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。現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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