光合作用是一种自然的反应，可以把阳光转换成燃料，就发生在我们周围，从一片树叶到一根小草，都可以进行。但是，寻找一种方法来模仿这种性能，廉价而又高效，这却困惑了工程师们数十年。

　　在，研究人员已经迈出了一步，就是朝向这一难以捉摸的技术，他们使用了一种装置，甚至更有效，超过自然光合作用，而且是依赖低成本的丰富的材料。

　　传统的太阳能电池发电时，光电材料就暴露在光线中。这种新设备更进了一步，利用由此产生的电来分解水，生成氢气和氧气。由于氢存储能量具有更高的密度，胜过任何电池，所以，这就是一个很有前途的方法，可用于廉价的能源储存。

　　这种新设备还处于初期实验室开发中，重大挑战仍然存在。但是，如果这种技术可以商业化，它就可以带来一种廉价的方式，用以生产太阳能电力，进行储存，直到需要它。

　　丹尼尔·诺塞拉（Daniel Nocera）是麻省理工学院（MIT）教授，他揭示了初步细节，这一设备他称为第一款实用的 “人工树叶”，他是在美国化学学会全国会议上说的，会以是在加利福尼亚举行，时间是3月27日。这种设备结合了可以买到的太阳能电池与廉价的催化剂，这种催化剂是用钴和镍制成，可以分解水，生成氧和氢。使用这种方法，一块太阳能电池板约一平方米，浴在水中，就可以生产足够的氢，给一所房子供电，在发展中国家，白天和黑夜都可供电，诺塞拉说。

　　利用薄膜硅太阳能电池，可转换阳光能量，具有7%的效率，诺塞拉说，他的集团实现了5%的效率，是把太阳光转化为氢气。天然光合作用只有不到1%的效率，也是把阳光转换为能量。

　　这一设备不是第一次尝试，可以改善自然光合作用。但是，它确实具有明显的优势，胜过以往的装置，以往的装置或者是用昂贵的贵金属催化剂分解水，生成氢气和氧气，或者是进行水分解时，间接采用一个单独的设备，效率低，更昂贵。

　　诺塞拉的设备是第一款，使用了廉价和丰富的催化剂材料，被集成到太阳能电池中。“你只要有一片硅，涂上催化剂，你就可以把它放在一杯水里，它就开始分裂水，生成氢气和氧气，”他说。

　　这一设备成为可能，是由于一些最新进展。诺塞拉首次开发出一种钴催化剂，能够分离水中氧气，那是在2008年，但那种催化剂不能直接用于硅，因为它会阻止入射的阳光。对于他的新设备，诺塞拉采用了钴薄膜，用于硅块，只阻挡2%至3%的入射光。在用这种催化剂之前，他给硅涂上了一层薄膜，以防止氧化，但可以让电流穿过。

　　一种新型镍基催化剂也开发了，是诺塞拉最近开发的，用于硅的另一边，分离水中的氢。这种镍催化剂已经用于其他水解设备，称为电解器（electrolyzer），这种装置很快就会形同虚设，原因是磷酸盐（phosphate）和硼酸盐（borate）出现在水中。该装置的初步试验结果已提交发表。它们表明，这一装置能够运行，至少六天不会降低效率，诺塞拉说。

　　约翰·特纳（John Turner）是国家可再生能源实验室研究员，在科罗拉多州（Colorado）戈尔登（Golden），他说，能够使用一种几乎透明的钴催化剂是一个重要进步，而所报道的效率是有希望的。“他获得的大部分效率是来自电池，”特纳说。“如果他开始使用的是11%或12%的电池，这是市场上销售的，那他就可以做得更好。但我们要看，他能做成什么，因为他会得到更好的电池。”

　　不过，特纳说，诺塞拉必须证明有较长的运行时间，就是数万个小时。“他们可能有这样的耐用性，但是需要继续展示，”他说。

　　太阳催化公司（Sun Catalytix）是诺塞拉创办的，现在要联合印度工业巨头塔塔石油公司（Tata），以商业化这项技术，供居民使用，就在发展中国家。两家公司已经合作开发另一款人工光合作用装置，是诺塞拉以前研制的。这一最初的设备是基于一块100瓦的太阳能电池板，需要一个单独的电解器，有导线连接到电池板。它应该卖100美元左右。

　　这一装置还必须配一块燃料电池，把储存的氢气转换为电能。诺塞拉表示，他希望提供这种初步的太阳能制氢设备，就供给塔塔石油公司，时间是2011年底。这种新的人造叶应比较便宜，但可能另需要两年半的时间，一款商用原型才能备好，诺塞拉说。

　　詹姆斯·史蒂文斯（James Stevens）是陶氏化学公司（Dow Chemical）研究员，他说，这项技术还有很长的路要走。“有很多工作要做，之后才有可能实用，”他说。“效率是低的，而这些东西的建造成本非常高。”

　　其他实际问题，如安全储存氢气和防止系统在零度以下温度结冰，这也是重大挑战，史蒂文斯说。“我们不是真的感兴趣它目前的工艺水平，就像它现在的情况，”他说。