人造光合作用技術穩步朝現實世界邁進

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美國麻省理工學院(MIT)近日在最新的美國國家科學院(National Academy of Sciences，NAS)期刊發表了以人造光合作用技術  Y8 L  ]* R% M! N2 H
(artificial photosynthesis technologies)為基礎的永續性科技藍圖；該份詳細的科學分析文件，為新一代節能技術建立了基準，os.tvboxnow.com2 G9 W! @* h9 f9 e# [
並列舉了建立以人造光合作用為基礎的永續性“氫經濟(hydrogen economy)” 所需的技術研發成果。 公仔箱論壇1 R! @+ V( x& v- s% K3 J

- `( |8 L: @  e$ i# ?3 w/ n1 KMIT 表示，有興趣的工程師們可藉由該文件(參考連結)來了解目前相關技術的情況，以及如何讓那些技術實際運用、降低成本以及商業化。公仔箱論壇, p8 T' i# n- C* h+ C, c
「最值得注意的是，這個我們形容為“出發點(starting point)”的技術是已經獲得公認；」MIT教授Tonio Buonassisi指出：公仔箱論壇) @+ P8 `  U: F3 l# E( c% ]6 j9 [
「我們也提出所有的挑戰，因此科學研究人員與工程師可開始實驗性地應對每個挑戰。」 TVBNOW 含有熱門話題，最新最快電視，軟體，遊戲，電影，動漫及日常生活及興趣交流等資訊。/ k" a2 D1 K2 v& g" ]8 t
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該技術藍圖是Buonassisi與前任MIT教授Daniel Nocera (現任職哈佛大學)、前MIT博士後研究員Mark Winkler (現任職IBM)，os.tvboxnow.com; e0 I$ L% g. f2 C* Y* m9 P
以及前任MIT博士後研究員Casandra Cox (現任職哈佛大學)等人的合作成果。這些研究人員已經製作出一個人造光合作用的概念驗證原型，
2 U% @0 v7 e  h4 L( N% y* k公仔箱論壇在NAS發表的論文則是第一次提出可實現的技術藍圖。
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# R: I& E8 L' r* `5 L0 p! W4 ~/ X/ htvb now,tvbnow,bttvb在自然界，植物透過光合作用將自然資源──水以及吸取自土壤的養分──轉換成稱之為三磷酸腺苷 (adenosine triphosphate，ATP)的“燃料”，
6 @0 D0 g( e. o% R: U4 o. eos.tvboxnow.com可儲存起來並在植物進行代謝時提供所需能量。根據MIT的論文，第一代人造光合作用技術採用的光電電池(photovoltaic cells)外面塗佈了化學催化劑，
; _, K& f, ~/ f1 K' z: {" F能最佳化將水透過電解作用轉換為氫燃料的過程；然後再利用燃料電池將儲存的氫燃料轉換成可用電力。tvb now,tvbnow,bttvb' [& `  }1 k; w
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6 ^5 m2 {8 u+ M' Q' M( r0 Y% xTVBNOW 含有熱門話題，最新最快電視，軟體，遊戲，電影，動漫及日常生活及興趣交流等資訊。圖A是採用直接光電耦合的電化學電池電路；一邊是單個光電電池(圖B左)，一邊是三個指叉型光電電池(圖B右)TVBNOW 含有熱門話題，最新最快電視，軟體，遊戲，電影，動漫及日常生活及興趣交流等資訊。, \$ R3 Y$ v8 z* K+ F0 d

3 U! ]5 E4 @  \tvb now,tvbnow,bttvb據了解，目前的人造光合作用技術轉換效率不到5%，但研究人員預期，若該技術依循藍圖發展，未來採用標準晶矽太陽能電池的效率可超越16%，os.tvboxnow.com3 t5 H3 ?/ O! I; R* T8 @0 p+ ~- s
若採用砷化鎵(GaAs)材料甚至可達到18%的轉換效率。MIT的技術藍圖將不同型態的新一代光電電池以及化學催化劑相互搭配，並提出將電池堆疊起來的多種方法，
1 I6 l5 i  \; w2 e4 M8 A6 W9 i以最佳化電解作用、達到更高的電壓。
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該技術藍圖也記載了如何同時藉由化學方法與物理架構──例如交錯排列的平面(interleaved plate)──來降低電解質(electrolyte)的阻抗，以維持漸進式的效率提升。
, C! r0 c. q6 x& Otvb now,tvbnow,bttvbMIT研究專案的贊助者還包括美國國家基金會(NSF)、美國空軍科研辦公室(the Air Force Office of Scientific Research)、新加坡國家研究基金會(MIT與新加坡的研發聯盟) ，
% ^0 a- i/ h0 {/ E- b1 ^公仔箱論壇以及Chesonis 家族基金會。 # R/ g4 [# @5 @; U, F- F
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8 y; Z$ y+ y* g4 y編譯：Judith Cheng tvb now,tvbnow,bttvb# t: o$ p: h* w* i+ B
(參考原文： MIT unveils roadmap for converting light to hydrogen fuel，by R. Colin Johnson)