人工光合作用把二氧化碳變石油能源

在自然界中，綠色植物的光合作用，以有機體吸收太陽光，靠金屬配合物等催化劑將水和二氧化碳轉換為糖，來維持綠色植物自身的生長。現在科學家們所做的人工光合作用就是模擬這個過程。目前使用太陽能的科技主要靠硅基太陽能板或太陽能薄膜發電。比如，太陽能電池則是通過光電效應(在光的照射下，物質內部的電子被光子激發出來產生電流)直接把光能轉化成電能。這兩種發電方式在環境、成本和轉化率上都存在著問題。同時，如何儲存這種太陽能，也存在瓶頸。人工光合作用的優勢在于將太陽能轉換為氫氣、甲醇或乙醇等化學燃料，可以直接用在汽車等燃燒液態燃料的機械中。

在整個光合作用過程中，光的吸收和催化很重要。人工模擬這兩步也很具有挑戰。光催化分解水制氫可以認為是化學科學領域的“哥德巴赫猜想”式的難題。自從20世紀70年代初，光催化制氫的研究成為全世界關注的研究方向。

人工光合作用，是利用大自然中的太陽能生電能，再利用電能將二氧化碳和水轉化成合成氣體(一氧化碳和氫氣)的過程。在自然界，自然光合作用的效率不足1%，而人工光合作用的理論目標是將轉化率提高到20%以上。

二氧化碳的電還原反應過程一直被認為是最重要的人工光合過程之一。在這個過程中，太陽能先轉化為電能，電能再模擬自然光合作用中的光能，把二氧化碳轉化成合成氣體甚至有機化合物，以此有效地減少空氣中二氧化碳的濃度，同時提供出人類生產生活所需要的能源。但是由于二氧化碳的電還原反應中往往需要過高的電能，且轉化的效率比較低，這方面的研究一直處于瓶頸。對此，該課題的領導人，前伊利諾伊大學教授馬克·梅爾斯說：“我們可以用一系列的太陽能板收集太陽能，再把太陽能轉化為電能。這些太陽能轉化的電能用于二氧化碳的電還原反應。”