مستخدم:A. S. Najar/ملعب: الفرق بين النسختين

في حين أن [[خلية كهروضوئية|الخلايا الكهروضوئية]] يمكنها تزويد الطاقة مباشرةً من ضوء الشمس، عدم كفاءة إنتاج الوقود من [[كهرباء|الكهرباء]] الضوئية (عملية غير مباشرة) وحقيقة أن أشعة الشمس ليست موجودة وليست ثابتة طوال اليوم يشكلان عائقًا لاستخدامها<ref>Styring, Stenbjörn (21 December 2011). "Artificial photosynthesis for solar fuels". ''Faraday Discussions''. '''155''' (Advance Article): 357–376. Bibcode:2012FaDi..155..357S. doi:10.1039/C1FD00113B. Retrieved 12 January 2012.</ref><ref>{{Cite journal|url=http://dx.doi.org/10.1080/14680777.2011.537026|title=The Difference Engine|date=2011-03|journal=Feminist Media Studies|issue=1|DOI=10.1080/14680777.2011.537026|volume=11|pages=43–51|issn=1468-0777|last=Djerf-Pierre|first=Monika}}</ref>. إحدى طرق استخدام عملية التركيب الضوئي الطبيعي هي لإنتاج الوقود الحيوي، وهو عملية غير مباشرة التي تعاني من الكفاءة المنخفضة لتحويل الطاقة (بسبب الكفاءة المنخفضة للتركيب الضوئي ذاته في تحويل ضوء الشمس إلى [[كتلة حيوية]])، من تكلفة نقل الوقود العالية نسبيًا ومن الخلافات الناجمة عن الحاجة المتزايدة لمساحات أرضية لإنتاج الغذاء<ref />. الغرض من عملية التركيب الضوئي الاصطناعي هو إنتاج وقود من ضوء الشمس يمكن تخزينه بسهولة واستخدامه عندما لا يكون ضوء الشمس متاحًا، وذلك باستخدام عمليات مباشرة، أي إنتاج وقود شمسي. مع تطوير المحفزات القادرة على تأدية دورها في عملية التمثيل الضوئي، سيشكل الماء وأشعة الشمس في النهاية المصادر الوحيدة المطلوبة لإنتاج [[طاقة نظيفة]] (خضراء). المنتج الثانوي الوحيد سيكون الأكسجين، كما أن إنتاج الوقود الشمسي لديه القدرة على أن يكون أرخص من [[البنزين]]<ref>{{مرجع كتاب|url=http://dx.doi.org/10.1093/anb/9780198606697.article.0700091|title=Edwards, India (16 June 1895–14 January 1990), politician and women's advocate|date=2000-02|publisher=Oxford University Press|series=American National Biography Online|last=Dunar|first=Andrew J.}}</ref>.

تتمثل إحدى عمليات إنشاء مصدر طاقة نظيف وبسعر معقول في تطوير عملية شطر ماء فوتو-تحفيزية بوجود ضوء الشمس. تعتبر هذه الطريقة لإنتاج الهيدروجين المستدام هدفًا رئيسيًا لتطوير أنظمة طاقة بديلة،بديلة<ref />، من المتوقع أيضًا أن تكون واحدة من أكثر، إن لم تكن أكثر، الطرق كفاءةً للحصول على الهيدروجين (الذي يعتبر طاقة خضراء) من الماء<ref>Bockris, J.O'M.; Dandapani, B.; Cocke, D.; Ghoroghchian, J. (1985). "On the splitting of water". ''International Journal of Hydrogen Energy''. '''10'''(3): 179–201. doi:10.1016/0360-3199(85)90025-4. Retrieved 25 January2012.</ref>. يعتبر تحويل الطاقة الشمسية إلى الهيدروجين عبر عملية شطر الماء بمساعدة محفزات كيميائية إحدى أكثر التقنيات الفعالة الموجودة قيد التطوير. تنطوي هذه العملية على إمكانية توليد كميات كبيرة من الهيدروجين بطريقة ودية بيئيًا، ويعتبر تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود نظيف (H₂)  في الظروف المحيطة أحد أكبر التحديات التي تواجه العلماء في [[القرن 21|القرن الواحد والعشرين]].<ref />

هنالك طريقتان معروفتان بشكل عام لبناء خلايا الوقود الشمسي لإنتاج الهيدروجين<ref />:

مجال آخر للبحث في عملية التمثيل الضوئي الاصطناعي هو اختيار ومعالجة الكائنات الحية المجهرية، وبالتحديد [[طحالب خضراء|الطحالب الخضراء]] و<nowiki/>[[بكتيريا زرقاء|البكتيريا الزرقا]]<nowiki/>ء، لإنتاج الوقود الشمسي. العديد من هذه الكائنات قادر على إنتاج الهيدروجين بشكل طبيعي، لذا، يعمل العلماء على تحسين وتطوير استعمالها<ref />. استفادت هذه الطريقة من تطوير [[علم الأحياء التركيبي]] (synthetic biology)، والذي يتم استكشافه أيضًا من قبل J. Craig Venter Institute لإنتاج كائن اصطناعي قادر على إنتاج الوقود الحيوي<ref /><ref />. في عام [[2017]]، تم تطوير عملية فعالة لإنتاج [[حمض الأسيتيك]] من ثاني أكسيد الكربون باستخدام "بكتيريا سايبورغ"<ref>{{Cite journal|url=http://dx.doi.org/10.1093/ww/9780199540884.013.u5150|title=Alagiah, George Maxwell, (born 22 Nov. 1955), presenter: BBC TV News at Six (formerly BBC TV 6 o’clock News), since 2003; GMT with George Alagiah, since 2010|date=2007-12-01|journal=Who's Who|publisher=Oxford University Press}}</ref>.

تنبأ الكيميائي [[جياكومو سيامييسيان]] قبل ما يقارب المئة عام إمكانية استعمال الطاقة الشمسية لحل أزمة طاقة مستقبلية، وقد نشر فكرته هذه في مقال أصدره ضمن نطاق مجلة ساينس عام [[1912]]<ref />. بموجب رؤية سياميسيان، يمكن وصف إنتاج منظومات اصطناعية التي تعمل على إنتاج الوقود من ضوء الشمس، بالاستناد إلى مبادئ التركيب الضوئي الطبيعي، على أنه إنتاج "ورقة (شجر) اصطناعية". في مثل هذه المنظومات يتم تخزين الطاقة، على سبيل المثال، على شكل هيدروجين (جزيئي)، H₂، والذي يتم إنتاجه في أعقاب اختزال البروتونات الناتجة من أكسدة الماء.

من ناحية الطاقة، يمكن تقسيم التركيب الضوئي الطبيعي إلى ثلاث مراحل<ref />:

البحث المتمحور في إيجاد محفزات التي بإمكانها تحويل الماء، ثاني أكسيد الكربون، وأشعة الشمس إلى الكربوهيدرات أو إلى الهيدروجين هو فرع نشط في الوقت الحالي. من خلال دراسة محفز أكسدة الماء الطبيعي (الموجود في النبات)<ref />، قام الباحثون بتطوير محفزات لتقليد وظيفته أو مواد غير عضوية مثل البيرنيسايت (Birnessite) ذات نفس الأساس البنيوي لهذا المحفز. الخلايا الكيميائية الكهروضوئية التي تختزل ثاني أكسيد الكربون لإنتاج [[أحادي أكسيد الكربون|أول أكسيد الكربون]] (CO)، [[حمض الفورميك]] (HCOOH) والميثانول (CH₃OH) هي قيد التطوير<ref>Kalyanasundaram, K.; Grätzel, M. (June 2010). "Artificial photosynthesis: biomimetic approaches to solar energy conversion and storage". ''Current Opinion in Biotechnology''. '''21''' (3): 298–310. doi:10.1016/j.copbio.2010.03.021. <nowiki>PMID 20439158</nowiki>. Retrieved 24 January 2012.</ref>. مع ذلك، فإن هذه المحفزات لا تزال غير فعالة للغاية.