以色列科學家通過光合作用開發清潔太陽能
這兩個團隊聲稱，他們在《材料化學雜誌A》上發表的新發現可能是朝著使太陽能生物電池成為主流清潔能源邁出的一大步。
耶路撒冷郵報發布日期：2020年7月14日16:20電子郵件推特Facebook fb messenger
植物被放置在Prague的水培盆中（圖片來源：路透社）
以色列理工學院和西德波鴻魯爾大學的研究人員正在利用光合作用的力量為未來創造一種可再生的清潔能源。
研究人員通過將光合捕集複合物的光吸收能力與光系統II（PSII）的電化學能力相結合來實現這一點。光系統II是一種自然光合作用的產物，利用植物膜上的水分子，提取電子發射的能量，以創造一種稱為生物光電化學電池（生物細胞）的清潔燃料源。
「生物細胞利用稱為光系統的大型蛋白質複合物，這種複合物具有將陽光轉化為電能的能力，」Technion說。光系統與植物、藻類或藍藻分離，負責自然界中自然陽光到能量的轉換。PSII是一種有價值的光系統，因為它將水作為電子源用於發電。它是我們呼吸的所有氧氣和我們吃的所有食物的來源
這兩個團隊聲稱，他們在材料化學雜誌A上發表的新發現可能是朝著使太陽能生物電池成為未來主流清潔能源邁出的一大步。
Technion在一份新聞聲明中解釋說：「隨著世界努力用清潔能源取代化石燃料，太陽能——由於其豐富且完全缺乏污染元素——被認為是一種特別有價值的能源。在自然界中，細菌、藻類和植物生命已經進化，可以通過光合作用將太陽能有效地轉換為化學能。」。「生物細胞是可再生能源領域的一個創新概念，旨在半人工地利用這一自然過程，開發清潔、廉價和高效的能源。」
為了使該過程在人工環境中工作，兩個團隊開發了一種雙組分生物電極，其中包括「在功能上連接PBS和PSII多蛋白複合物的困難任務，其中一些是跨物種組合的。」
他們通過使用交聯劑在近距離永久固定蛋白質來實現這一目的，交聯劑是一種具有「兩個或更多活性端的分子，能夠以化學方式附著到蛋白質上的特定官能團。」
Technion在聲明中說：「在將PSII與PBS交聯後，研究小組能夠將超級複合物插入適當的電極結構中。」。「在大孔氧化銦錫電極（MP-ITO）上的水凝膠中整合PBS-PSII超級絡合物，提高了入射光子-電子轉換效率（IPCE）。「綠色間隙」中的IPCE值比不含PBS的PSII電極高一倍，綠光間隙中的IPCE最大達到10.9%。」
RUB光合作用分子機制項目組的馬克·諾瓦茨赫德教授解釋說：「儘管PSII很獨特，但它的效率是有限的，因為它只能利用一部分陽光。」。藍藻通過形成特殊的集光蛋白（即PBS）來解決這個問題，PBS也利用這種光。這種合作在自然界中有效，但尚未在試管中發揮作用
Schulich化學學院的Noam Adir教授補充說：「正如在自然界中一樣，我們的兩個小組進行了合作，將我們在分離PBS方面的專業知識與Nowaczyk教授的小組在分離PSII方面的專業知識相結合。我們一起克服了將其全部整合到生物細胞中的障礙。」
Technion指出：「組裝這些蛋白質的能力是生物太陽能電池開發的一個突破。」。「這意味著來自不同物種的蛋白質複合物可以在功能上結合，以創建具有所利用的不同物種累積優勢的半人工系統。」