最新突破！光驅動水裂解在微重力環(huán)境下實現(xiàn)

光驅動水裂解在微重力環(huán)境下實現(xiàn)

英國《自然·通訊》雜志10日發(fā)表了一項化學領域最新突破：美國加州理工學院團隊在模擬太空的近零重力條件下，通過光驅動水裂解產生氫氣和氧氣。該成果有望應用于長期星際飛行，利用水來生產設備用所需的燃料和可呼吸的氧氣。

植物能通過葉綠體收集太陽光能，將二氧化碳和水轉化成富有能量的有機化合物，并釋放出氧氣。其中最為關鍵的一步是由光驅動將水分子裂解為氧氣、氫離子和電子的反應，該反應為地球上所有復雜的生命提供能量和氧氣，可以說是光合作用的核心。

科學家一直希望模仿和改進這種自然過程，通過人工光合作用大規(guī)模利用可再生能源。雖然這項技術在地球上的應用取得了進展，但是，迄今尚未有研究探索它在長期航天飛行方面的應用潛力。

加州理工學院研究人員凱瑟里納·布林克特及其同事，此次開發(fā)了一種高性能的光電化學電池，它們能夠在接近零重力的情況下利用光來裂解水。研究人員在用于產生微重力的落塔中開展了一系列實驗，在模擬太空的近零重力環(huán)境中探索如何在太空中實現(xiàn)太陽能水裂解。他們發(fā)現(xiàn)，缺乏重力會減少光驅動的水裂解活動，因為表面去除的氣泡有限。然而，通過調整電池中納米結構的形狀，研究人員能夠促進氣泡釋放，維持低重力下的水裂解活動。

對現(xiàn)階段而言，如果人類希望前往另一顆恒星系統(tǒng)進行探索，除了需要革新飛行動力系統(tǒng),還需要新的生命支持技術。研究團隊認為，這項成果有望改善長期航天飛行的生命支持系統(tǒng)。與此同時，該研究也為如何改進地面光驅水裂解裝置提供了一種思路。(張夢然)