近年來各國科學家不斷研發人工光合作用設備，希望可像植物一樣直接利用太陽光來產生能量，而近期英國劍橋大學成功在該領域有所進展，透過「喚醒」藻類在演化過程中陷入休眠的生物化學反應，有效將水轉換成氫氣與氧氣。
光合作用是植物、藻類和某些細菌將陽光轉換成能量的過程，可將二氧化碳、水或硫化氫變成碳水化合物，當植物吸收的水開始分解時，會產生氧氣、氫離子與電子、幾乎是地球主要氧氣來源，可說是地球上最重要的反應之一，水分解產生的氫更有望成為可無限取用的再生能源。
科學家致力於利用太陽光、水與科技打造「人工光合作用」設備，想將水轉化成氫氣和氧氣，最後再將氫氣用於燃料電池。且相較於自然界中的光合作用，人工光合作用轉換效率或許可更高也更有效，劍橋大學聖約翰學院博士生 Katarzyna Sokół 表示，由於植物行光合作用只要滿足自身生存所需，自然界的光合作用效率其實不高，轉換效率和儲存量僅達 1-2%。
太陽光電解水製氫研究已行之有年，只是至今仍未能成功跨出實驗室。目前人工光合作用設備大多需要光催化劑，但這些光催化劑設備通常又貴又有毒性，沒辦法大規模工業生產。
因此劍橋的研究運用半人工光合作用（semi-artificial photosynthesis）技術，結合人造科技與自然機制，用酶來產生光合作用所需的反應，不用光催化劑就能產生氫氣、打造更好的人工光合作用設備。
在新研究中，劍橋團隊喚醒藻類休眠數千年的生物化學反應，大大提升人工光合作用的製氫與儲存量，Sokół 表示，藻類的氫化酶（hydrogenase）可將質子還原成氫氣，但這種反應並非藻類生存所需，已經在演化過程中逐漸停用。
為了讓研究順利進展，團隊打造一個太陽光電化學電池（photoelectrochemical cell），將可吸收藍光跟紅光的設備與氫化酶連接，讓氧化酶不活動（inactivity）就可將水分解成氫與氧。
團隊希望可利用該技術打造新一代人工光合作用設備，研究員指出，新技術已改進現有設備的製氫量與儲存量，且可吸收更多的自然光，認為該研究是一項「里程碑」，望能以此研究繼續開發半人工光合作用。Sokół 表示，我們可將各種反應組合在一起，看看會產生什麼結果並從過程中學習，最後打造更強大的太陽能技術。
- Scientists awaken dormant enzymes to give artificial photosynthesis a boost
- Scientists pioneer a new way to turn sunlight into fuel
（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：劍橋大學）
