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萤光微藻可捕获 95% 光能量,可望成有机太阳能新生力军

2024-11-24 205

藻类跟植物一样可以将阳光转成自身可用的能量,且相较于植物仅储存 12% 的能量,藻类储存量高达 95% 以上。看好微藻的应用潜力,荷兰与英国科学家携手合作,想深入了解微藻运作奥妙之处,拼最终可运用在有机太阳能中。

有机太阳能主要是运用聚合物或是生物来当作太阳能材料,因此跟硅晶太阳能、薄膜太阳能相比,它们具有成本低、易于回收等优点,就好比先前加拿大开发出大肠杆菌太阳能、中国研发出碳─塑胶串联型有机太阳能等,不少机构都对有机太阳能感兴趣。

而此次英国伯明翰大学与荷兰乌特勒支大学则看中萤光微藻(fluorescent microalgae)的发展潜力,想将之用在有机太阳能中。

团队首先分析微藻光合作用系统的分子结构,发现藻类表面有许多突起,这些触角可说是微藻捕捉光的功臣。乌得勒支大学博士生 Sem Tamara 表示,触角的结构非常复杂,由一堆一堆小型圆盘组成,而每个圆盘都含有一个伽马(γ)建构组元(building block),可有效将光线传至光合作用系统。

在实验中,团队用质谱仪成功发现微藻存有多达 20 种不同类型的 γ 建构组元,其中质谱仪除了可测量样品内的质量,也能用在测量生物蛋白质、核苷酸和糖类等大分子的分子量,并提供分子结构等讯息,在该研究中则用来表征藻类补光系统的组成,让科学家找出微藻强大光捕捉背后的奥秘。

Tamara 表示,团队运用质谱仪检测分子的重量,并以此技术确定特定分子的数量,目前研究则已精准定义四种不同的 γ 建构组元,并发现有些转换光线的效果非常好。

乌特勒支大学蛋白质组学中心科学主任 Albert Heck 教授表示,乍看之下微藻是种反应慢又不有趣的生物,但当团队开始研究藻类时如何转换光时,就会发现他们的结构其实比高级手表更复杂,而这便是微藻 30 亿年来演化的成果。

团队下一步将会持续研究微藻如何透过光捕捉系统传递能量,并找出部分 γ 建构组元高效的原因,伯明翰大学博士 Aneika Leney 表示,目前太阳能板的效率大多在 20% 左右,若可将效率提高到 95%,届时就能大幅提高太阳能的应用,并达成保护环境的附加效益。

  • Secrets of fluorescent microalgae could lead to super-efficient solar cells
  • Ingenious ‘control panel’ in algae provides blueprint for super-efficient future solar cells

(首图为红藻,来源:乌特勒支大学)

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2019-05-15 05:05:00

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