整個晚上都能用的太陽能

麻省理工學院的丹尼爾·納舍埃(Daniel G.Nocera)教授長期以來都對植物充滿了熱情。他竭盡全力地設法以人工方式完成植物光合作用過程——把水分解成氫和氧，然后加以利用。

他認為，這是我們人類可以解決能源問題的唯一方法——太陽在每小時中通過光線傾瀉到地球的能量，可以滿足我們這個星球整整一年的能源需求。

因為分解過程緩慢得令人沮喪，經過6個月的努力，他終于發現了一種新方法。

這是一種廉價且方便的儲存能源的方法，用這一方法可以把太陽能變成主要的能源來源。

植物捕獲光線，轉換成電流，然后利用這一能量激活催化劑，把水分解成氫和氧，這一過程被稱為光合作用的亮循環。植物在暗循環中利用這些材料合成用于生長和能量儲備的糖。

納舍埃和納舍埃實驗室的博士后研究員馬特舒·凱納恩(MatthewKanan)把研究重點放在光合作用的水分解部分。

“只要再另外裝上一套光伏電池，你就得到了一片無機的葉子。”他說道。

倫敦帝國理工學院的生物化學家詹姆斯·巴博(James Barber)教授一直在從事人工光合作用的研究，不過他沒有介入該研究，他稱納舍埃和凱納恩的發現，是大規模轉向清潔、不產生二氧化碳的能源進程中的“巨大飛躍”。

“對人類未來的繁榮，這是一項有巨大意義的主要發現，”他說，“其重要性不可能被人為夸大。”

納舍埃的發現源于失敗。由于對實驗室取得的進展不滿意，納舍埃和他的團隊在去年10月份決定對在初期實驗中設定的某些基本假設進行重新審查。

一般來說，化學家總是擔心催化劑的穩定性，總是用盡各種辦法試圖合成耐腐蝕的材料。不過，光合作用的活性非常強烈，催化劑每使用30分鐘就會被分解。葉子不得不不斷地重新生成它們。也許，納舍埃思索，我們應該做的不是抗拒腐蝕，而是利用這一現象。“這是許多科學家都有的一種傾向。我們希望某種物質結構穩定。但事實上，我們需要的是功能穩定。”

這一思路引導納舍埃嘗試了鈷一磷酸鹽混合物。他知道它不會合成新物質，可他想也許會起作用。果然，只要一斷電，納舍埃的催化劑就發生分解，可一加電，催化劑又重新聚合到了一起。

納舍埃的發現仍然只是個科學實驗。這要成為一個實用裝置，還需要大量的工程設計。理想的情況是這種設備既可用太陽能或風能發電，也可用燃料電池供電。從水中分解氧是這套系統中實現困難的部分，但納舍埃已經成功實現了這一過程。“現在我們可以開始考慮全天供電的太陽能系統了。”

與昂貴且需要有毒的堿性溶液的傳統電解裝置不同，他的系統成本低、簡單、不產生毒副作用，因此，他希望世界各地的科學家和工程師能夠迅速地對它進行改進。

納舍埃說，他的工作是設法了解并從兩方面改進他的新發現。他的實驗室將試圖搞清楚這種催化劑到底是如何制出氧氣的每個細節。他將與麻省理工學院的工程設計同事共同努力，把他的儲能裝置整合到各種系統之中，他希望有一天這樣的發電裝置能為家庭和汽車不分晝夜地提供電力。