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公仔箱論壇) {8 Q6 I. m) D& @( o; e( Y& ?
(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，
. p9 ]: ~% c4 i& w& Z3 cos.tvboxnow.com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。
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MIT 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。
3 u& y! _, U! g  D# 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：
, O* [, l3 h0 D! Z2 PTVBNOW 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。「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。」 # H5 J1 z+ _& j- J2 t: \8 f* {7 Z
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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)，
" z6 u; ]3 a+ D! HTVBNOW 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。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，
4 D1 K& X$ K2 B3 t; Z  A4 J; c在NAS發表的論文則是第一次提出可實現的技術藍圖。
! o0 x! B' P( L+ {; O7 L. uos.tvboxnow.comTVBNOW 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。5 _# O1 H% @' _( i) {2 e. A& A
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”，2 T, X( X  i% [( e
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，
& D- d$ ^3 ~+ t/ O9 ^) E, Ttvb now,tvbnow,bttvb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: Z1 B% h2 R8 p( `. W; {% H3 a# j
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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)tvb now,tvbnow,bttvb4 N) W2 p3 G, w1 P# T* c9 y( K

* z2 E, a* {7 los.tvboxnow.com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%，
) o+ A; t0 h; l) O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，os.tvboxnow.com) T9 G1 v/ k* T3 c$ `
以最佳化電解作用、達到更高的電壓。
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3 l  J6 ?- O. i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。
! U# l% l$ l1 v! z$ C- R1 C; _tvb 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) ，
/ I6 ]. \! g8 S以及Chesonis 家族基金會。
! u! l% B5 L# Y& I- x* sos.tvboxnow.com4 y1 q8 G9 y5 b9 b  K' v

& f' N1 K* v8 wtvb now,tvbnow,bttvb編譯：Judith Cheng 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。6 y, k; O- x' W
(參考原文： MIT unveils roadmap for converting light to hydrogen fuel，by R. Colin Johnson)