在自然界中，光合作用这一过程至关重要，它主要发生在叶绿体中，利用太阳光能将水和二氧化碳转化为有机物（最初形式为葡萄糖），同时释放出氧气。这个过程包括两个关键步骤：水分子的分解和叶绿素分子失去电子。然而，要将这一自然现象人工复制并非易事，主要挑战在于找到有效的电解水媒介，而植物中的叶绿体恰恰扮演了这个角色。

众所周知，水可以通过电解分离成氢和氧，但这种自发反应的效率较低。为提升效率，化学家们通过引入催化剂，如钌和铂，使得反应能在较低的电压条件下进行。然而，这两种金属因其昂贵而限制了大规模应用。此外，理想的反应条件还需要特定的温度和气压。

自上世纪70年代，科学家们就已经开始关注如何利用技术模拟光合作用，储存太阳能。几十年的研究中，他们试图复制植物分解水的方式，采用化学方法进行水的分解。然而，这些化学反应条件苛刻，需要高温、强碱性溶液，并且催化剂通常涉及铂等稀有且昂贵的元素。

丹尼尔的设计则是一个突破，它在室温下就能实现水的分解，溶液无腐蚀性，并且催化剂成本低廉，易于获取。这种设计不仅简化了过程，还能实现氢气和氧气的生成，为人工光合作用的实现带来了新的可能性。