由光合作用想到的光能转化.doc

由光合作用想到的光能转化 于泓川 20420102201349 化学国际班 光合作用是地球上生命所需能量的直接或间接地来源，是将光能转化为稳定的化学能的过程，同时又能将CO2固定，而CO2正是全球变暖的罪魁祸首，所以如果能够人工利用光合作用来吸收光能并固定CO2，那么这将为人类提供新的能源获取方式，并且有效缓解温室效应给地球带来的影响。 但是，如果对光和作用进行分析就会发现，光和作用是一个非常复杂的过程，细胞内有许多生物膜结构，为光合作用不同反应提供反应场所，保证反应高效有序地进行，如果只是简单的将反应物和酶进行混合，反应是进行的极慢的，或者说不能发生。而构造出细胞膜结构来使反应进行，这是现在科学技术无法达到的，但是我们可以将反应简化，来达到反应目的。 “分子马达”是一种将化学能转化为机械能的一种分子，它是一种高效的能量转化“装置”，转化效率通常为50%以上，有的甚至可以达到100%，所以我决定将“分子马达”进行改造并引用到我的方案中。 方案一：设计这样一种“分子马达”，中心是金属原子构成的“线圈”，周围又Fe3O4分子包围，形成一个微型的磁场，形成一个齿轮状的“分子马达”，而线圈的末端形成电极。若正负极提供电压（如ATP分解提供电能），使“齿轮”转动，这样就形成一个“分子马达”，若末端不通电，而外力驱动“齿轮”转动，这样就会在末端产生电压，形成了一个“分子发电机”，若末端有H2O分子，则会形成一个微型的电解系统，产生H2及O2，我们也可以将CO2加入到反应中，使其转化成其他物质，并将能量储存其中。这样，我们就完成了机械能到化学能的转化。再将集热器加入到方案中，集热器中加入易蒸发的液体。当集热器吸收光能，使液体气化，形成流动的分子，带动“分子发电机”转动。太阳能在这里转化成了内能，而内能在这里与机械能是等同的，所以这样就完成了太阳能到化学能的转化。（太阳能集热器） 方案二：将两个“分子马达”组合在一起，使两个马达的“齿轮”紧密地结合在一起，当分子通过两个分子发动机的间隙时，带动“分子马达”的转动，当分子通过两个分子马达间隙时，会被齿轮挤压，发生化学键的断裂及重组，这个方案可以用于有毒物质的转化和降解，同时也可以用于CO2的转化问题 通过上述两个方案的步骤，我们完成了太阳能到化学能的转化，而这也仅仅是一个新思路，面临的问题非常多。“分子发电机”的制备时的首要问题，是如何大量的制备此类分子。如何将“分子发电机”固定来使其发挥作用也是主要的问题。 这是我提出的能源利用的新方向，但如果需要应用于实际，也是需要完善及修改，然后再转化成实际生产当中，其应用价值有待讨论。