模仿大自然中植物的光合作用，用阳光、水和二氧化碳制作出可按需运用的化学动力，这是2010年美国人工光合作用联合中心（JCAP）成立时的首要方针。5年来该中心的研讨获得重大进展，他们初次运用高效、安全、集成的太阳能体系别离水分子并制作出氢气燃料，新研讨的体系试验证明可将10%的太阳能转化为化学能。
这种被称为“人工树叶”的新体系包括三种首要部件：两个电极——一个光电阳极、一个光电阴极，还有一层薄膜。光电阳极运用阳光来氧化水分子，产生质子、电子和氧气。光电阴极将质子和电子结合起来产生氢气。该体系的要害部分是塑料薄膜，它能够确保氧气和氢气的别离。假如两种气体混合起来并被意外点着，或许会产生爆破，这层薄膜能让氢气在压力条件下独自被搜集起来，并被安全送入管道。
硅和砷化镓等半导体能够高效吸收光，因而被大范围的运用在太阳能电池板中。可是这些资料遇水会氧化（生锈），因而无法直接用于“人工树叶”体系。JCAP的研讨人员在电极上添加了62.5纳米厚度的二氧化钛涂层，在答应光照和电子经过的一起有用地阻挠了以砷化镓为资料的光电极的生锈。
新体系的别的一个打破是运用了活泼的、本钱低价的催化剂来制作动力。光电阳极需求一种催化剂来促进别离水分子的化学反应产生。稀有而贵重的金属如铂可当作有用的催化剂。不过，该团队发现，将2纳米厚度的镍添加在二氧化钛薄膜外表，可当作更有用且更低价的催化剂。
这一集成体系的面积约为1平方厘米，能够将10%的太阳能转化为能贮存的化学能，并可继续作业40小时之后。JCAP科技总监、加州理工学院化学教授纳特·路易斯说：“这个新体系打破了人工树叶技能在安全、功能和安稳方面的归纳纪录。”
“咱们的研讨证明了在一个集成体系中，运用廉价组件，高效并安全地从太阳能中出产燃料是有或许的。”路易斯说，“当然，咱们还需求继续下工夫延伸体系寿数并规划出低本钱出产这种体系的办法，这两项作业都在进行中。”（刘园园）
