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活生生的發(fā)電機(jī)
2017-11-8 閱讀(322)
我們都知道，太陽能電池是利用陽光來發(fā)電，而植物也是用陽光來為自己的生長提供能量。而現(xiàn)在，制約太陽能發(fā)電規(guī)模的重要因素是太陽能電池板成本太高。那么，有沒有可能舍棄掉昂貴的電池板，而利用廉價(jià)的植物來作為太陽能發(fā)電的載體呢?答案是肯定的!
利用植物可以發(fā)電，我們馬上想到的或許是那些生物能源公司，他們利用焚燒植物來進(jìn)行發(fā)電。而英國劍橋大學(xué)的研究人員亞歷克斯?德里夫則認(rèn)為，其實(shí)不需那么“暴力”的方式，我們*可以用和平的方式讓植物發(fā)電。植物進(jìn)行光合作用時(shí)，葉綠素不但能把水分解為氫和氧，而且還能把氫分解為帶正電荷的氫離子和帶負(fù)電荷的電子。此時(shí)，植物體內(nèi)會(huì)有電liu產(chǎn)生，然后白白地消耗掉了。如果用人工的方法控制這個(gè)產(chǎn)生電流的過程，就可以積累植物中的電量，為人們提供生活和工業(yè)所需的用電。
幾年前，為了驗(yàn)證植物葉綠素發(fā)電的可行性，日本科學(xué)家進(jìn)行了一個(gè)特別的實(shí)驗(yàn)。研究人員把從菠菜葉內(nèi)提取的葉綠素與*混合，涂在透明的氧化錫結(jié)晶片上，用它作為正極安置在“透明電池”中，當(dāng)它被太陽光照射時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流。研究表明，用葉綠素制造的電池能把太陽能的30%轉(zhuǎn)換成電能，而現(xiàn)有的多數(shù)太陽能電池板僅能把10%～20%的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。因此，利用植物進(jìn)行太陽能發(fā)電應(yīng)該比太陽能電池板發(fā)電的潛力更大。
我們把利用植物進(jìn)行太陽能發(fā)電的方式稱作“生物光伏發(fā)電”，用這種方法制成的電池為“生物光伏電池”。然而，日本研究人員制造的生物光伏電池有一個(gè)很大的缺陷。那就是不能持久發(fā)電，因?yàn)橛糜谥圃祀姵氐娜~綠素與*都是從植物中提取出來的大分子有機(jī)物，離開植物的生存環(huán)境后很容易分解而失去吸收太陽能的功效。
于是，英國劍橋大學(xué)的研究人員改進(jìn)了日本的發(fā)電技術(shù)。他們認(rèn)為利用活生生的植物也可以發(fā)電，并開發(fā)出不少活的“生物光伏電池”。比如，在一些植物盆栽中設(shè)置一些電極，就可以及時(shí)搜集植物在進(jìn)行光合作用時(shí)產(chǎn)生的電量。根據(jù)目前進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，一盆直徑1米的蕨類植物可以產(chǎn)生100瓦的電力，在陽光燦爛的日子一天可以產(chǎn)生將近1度電。蕨類植物對生長所需的土壤肥力要求不高，管理起來十分方便，生長也很迅速，比較適合用作發(fā)電。
除了蕨類植物外，各種藻類植物也被看好，因?yàn)樵孱惿L和擴(kuò)張都很迅速，各種水質(zhì)的水域都可以生長。當(dāng)然，植物資源zui豐富的森林才是“生物光伏”電能寶庫。他們已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種電能桿，準(zhǔn)備從森林中的樹木中搜集電能。
我們知道，世界上的能量是守恒的。如果把植物光合作用的能量用于發(fā)電，必然會(huì)影響植物的生長。因此，在未來將主要用雜草和樹木來發(fā)電，不會(huì)用糧食作物、蔬菜和果樹來發(fā)電。和傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電一樣，“生物光伏”發(fā)電也面臨著儲(chǔ)能的問題。也就是說，有陽光照射的時(shí)候，電能會(huì)*地產(chǎn)生并需要及時(shí)消耗，而在夜晚沒有陽光的時(shí)候則不會(huì)產(chǎn)生電能，需要用一些儲(chǔ)電設(shè)備來解決這個(gè)問題。
盡管利用植物進(jìn)行太陽能發(fā)電的技術(shù)剛剛起步。前景卻十分被看好。植物發(fā)電不但效率高，而且十分便捷，可以當(dāng)?shù)匕l(fā)電當(dāng)?shù)厥褂?，不需要?fù)雜的電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程輸電，尤其適合偏僻地區(qū)和災(zāi)qu。劍橋大學(xué)的研究人員甚至認(rèn)為，在鄉(xiāng)村和旅游度假區(qū)，生物光伏電池將有可能逐步取代同樣是剛剛起步的太陽能電池：在城市，居民可以利用陽臺(tái)上、庭院中和家里的各種盆栽植物來發(fā)電，為家庭的電器提供電能。
