Daniel Nocera教授的人工葉可利用太陽能分解水，在分解過程中會產生氫氣，而以目前世界上的技術水平這些氫氣還無法得到利用。不過最新的研究利用細菌將氫氣轉化為液體燃料，為氫氣的使用帶來前所未有的希望。
攝影： Dominick Reuter, 麻省理工學院 撰文：Christina Nunez
Daniel Nocera教授是研究“人工葉”的先驅，“人工葉”工作原理與樹葉相似，可利用太陽光和水產生能量。曾經，他對人工葉信心滿滿，認為這是一個巨大的科學突破，可使每個家庭擁有一座小型發電站。
“人工葉”的概念數年前就公諸于世，引起了廣泛注意，不過在實際應用上并沒有實質性的進展。“人工葉”是一個造價低、薄片一樣的裝置，后來，Nocera稱，它有一個重大缺陷。
“人工葉會產生氫氣，問題是你們沒有設備利用這種能源”，Nocera說道。
Nocera所說的“你們”指的是實驗室以外的人。盡管豐田等一些汽車公司生產出了以氫氣為燃料的汽車，但添加燃料仍是一個問題：大部分加油站只提供液體氫氣燃料。
存儲太陽能
最近，Nocera與哈佛大學的生物學家合作取得了新的研究成果：研究者們創造出一種特殊的細菌，可將氫氣（可從人工葉或其它來源獲得）轉化為酒精燃料。該成果發表在周一的《美國國家科學院院刊 》上。
哈佛大學的研究者們旨在解決之前的發電設備都未解決的問題：通過太陽光獲取能量已經有很長一段時間，但沒有太陽光時如何獲取能量呢？如果更進一步，除了用作電能以外，這些存儲的能量可否做其它用途。
在自然光合作用下，陽光照射到水和二氧化碳時會產生生物質，但若將生物質轉化為燃料通常還需要更進一步反應，比如說，將玉米分解產生乙醇。
研究者們通過基因技術改造了一種細菌，能夠越過生物質這一步驟，直接產生出液體燃料。他們首先利用人工葉將水分解為氧氣和氫氣，而后用細菌吸收氫氣，同時加入二氧化碳生產出異丙醇，這是一種堪比乙醇的酒精燃料。
Nocera表示，這一生產系統有點類似藻類農場，不同的是細菌不需要持續的光照，而且無需人工維護。
驚人的發現
此前，研究細菌和太陽能領域的科學家們面臨一個苦惱已久的難題：細菌會死亡，Nocera稱他的研究團隊已經成功將其攻克。不過為了維持細菌存活，需要施加高壓電流，因此解決方法還不夠高效。
導致細菌死亡的罪魁禍首是被稱為活性氧簇的一類分子，它們的來源著實令人吃驚。將水分解之后，活性氧簇竟然從產生氫氣的一端冒出，而不是產生氧氣的一端。
“我們非常吃驚，也困惑了一段時間”，Nocera說道。不過在明確問題之后，研究者們最終還是解決了，能夠更有效率的生產燃料。
盡管各個流程清楚明了，但距離實際應用還要很漫長的路要走。
John Turner是美國國家可再生能源實驗室的研究人員，主要研究氫能源。他對這個研究表示高度的贊賞，不過提示說“研究距離商業應用還有相當長的距離”。
無論是維持細菌生長還是最終生產燃料的過程都需要能量，除此以外，Turner稱，從大氣中獲得持續的二氧化碳也 “非常耗費能量”。
Nocera承認他的產能系統還不夠高效，在發展成為產能工業之前，“我們還需要做更多的研究”。
盡管如此，Nocera稱這個研究包含其他科學家可以應用的技術成果：“本研究中有很多先進的科學發現，其他人可以在此基礎上繼續開展研究”。
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