利用光合作用怎麽制氫？

樓主妳好：關鍵詞植物在光合作用過程中，可利用太陽光將水分解為活潑的氫和氧，再利用活潑氫同二氧化碳作用合成有機物。愛默生（Emerson R）發現光合作用是兩個系統的協同作用，即光系統 Ⅰ（PSⅠ）和光系統Ⅱ(PSⅡ)。美國田納西大學環境生物技術研究中心和橡樹嶺國家實驗所的研究人員已成功將光合系統Ⅰ與光合系統Ⅱ分離開來，即去掉光合系統Ⅱ和連接結構，並在光合系統Ⅰ的壹側塗上壹層鉑原子，在加人電子給予體後成功地制造出氫氣。我們可以這樣設想：利用光合作用的兩個系統從水中釋放出活潑氫和高能電子，同時阻斷活潑氫同二氧化碳生成有機物的過程，並把高能電子導出給活潑氫使之還原為氫氣。要使這壹設想稱為現實，有兩個技術關鍵需要解決：壹是怎樣使反應既產生活潑氫和高能電子，又不會消耗活潑氫生成碳水化合物。愛默生提出光合作用的兩個系統各自吸收不同波長的光，進行不同的特征反應。PSI的反應是長波光反應，其主要特征是NADPH的還原：PSⅡ的反應是短波光反應，主要特征是水的光解和放氧。可見活潑氫的產生和還原在不同的系統中進行，因此，分離兩個系統讓它們單獨作用是可行之的。實際上美國研究員已完成這步的工作，並證明是可行的。更多質量檢測、分析測試、化學計量、標準物質相關技術資料請參考國家標準物質藥檢所標準品目錄，藥品對照品請參考 /plist_3/plist_3_0_0_1.html。另壹個技術關鍵問題是如何導出高能電子並傳遞給活潑氫，即怎樣把分離的兩個系統“從頭到腳”重新連接起來，從而使光合系統Ⅰ可以直接利用光合系統Ⅱ分解水分子過程中產生的電子。我們知道光合作用產生的高能電子要經過復雜的電子連傳遞才能被利用，而從電子的產生到被利用是在10－15－10－12秒內完成的。如此短的時間想要直接導出電子顯然不可能。不過，我們可以設想利用磁場作用來解決這壹問題。首先，需要提供壹個強度足夠大的勾強磁場並保證磁場的邊界性，以保證電子有確定的偏轉角；其次，得為電子提供壹條合適的通道。光合系統Ⅰ和光合系統Ⅱ都是極其微小的，要建造這樣小的勻強磁場同時保證其邊界性還要提供壹條足夠小的電子通道，其技術難度相當高。電子的運動方向的不確定性，決定最終的前進方向的不確定性，這將影響電子導出效率。那麽導出電子有效可行的方法在哪呢？除草劑的原理讓我們看到了希望。除草劑能夠與電子傳遞鏈中某些物質相結合，從而阻斷電子傳遞，阻斷光反應，阻斷了光合作用，導致植物死亡。我們可以設想，同樣可以利用某種物質（可能具有除草劑類似的結構）同電子傳遞鏈上的某種物質結合以阻止其電子傳遞，同時用電子受體代替這種物質導出電子並傳遞給活潑氫。理想的電子受體是既能夠吸附活潑氫有能傳遞電子，使活潑氫在它表面接受電子還原成氫氣。因此，該課題的研究可以從吸氫材料和及其電子傳遞機理人手，適宜的吸氫材料可能是含有某種活潑金屬(如Ti、Fe、Mg等）和非金屬（如 P）的合金。