今年4月初,美國化學學會第245次全國會議上,麻省理工學院的科學家Daniel Nocera領導的研究小組展示了一項最新的研究成果:一片神奇的“人造葉子”。它可以在臟水環(huán)境中實現能量制造,為地球能源枯竭問題提供了新的解決方案。
這片撲克牌大小的葉子制造能源的原理很簡單,它內含一塊薄薄的薄硅片,里面排列著眾多交錯的微小水流管道,有太陽的時候,當水流過樹葉時,葉子中樞莖稈系統(tǒng)就會啟動電解程序,依靠催化劑產生化學反應把水進一步分解成氧和氫,這時只需要將氫氣儲存起來,便可轉變成燃料電池所需的電能,實現“零排放”。
美國克利伯克大學能源研究教授Nathan S. Lewis認為,要想避免極具破壞性的全球變暖,人們至少要生產超過10萬億瓦的無碳清潔能源,而太陽能正是拯救能源危機的關鍵,因此人造葉子有可能成為能源革命的一個突破點。
在這次報告會上,Daniel Nocera亦表示,擁有了這項技術,人們可以隨時隨地在家里的屋頂自己發(fā)電,政府也不用再為汽車排放問題而煩惱了。事實上,相比起2011年他們首次發(fā)布人造葉子版本,如今已經克服“在純凈水的環(huán)境中工作”這一苛刻條件了。
值得關注的是,該裝置所需的材料價格也比之前任何一個版本都要實惠。1972年,日本學者藤島昭首次提出人造葉子的概念。而美國可再生能源實驗室的約翰.特納博士,是第一位將“人造葉子”變?yōu)楝F實的科學家。當時他研制的人造葉子約火柴盒大小,效率是植物葉子的12倍,但由于需要用到砷化鎵——一種極其昂貴的元素,這使得人造葉子的批量生產遭遇極大的困難,在全球范圍內推廣的計劃也進展緩慢。
用Daniel的話來說,這一次技術的突破意味著全球廉價電力來源的愿景快要實現了,“這項技術對于發(fā)展中國家的人們來說更是福音,現在世界上還有很多地方不能獲得穩(wěn)定的電力來源。得益于這項技術,相信在不久的將來,印度和非洲的一些村莊就可用上負擔得起的基本電力設備”。
事實上,中國科學家也一直在進行這種類似的研究,2010年,上海交通大學金屬基復合材料國家重點實驗室在美國科學學會上發(fā)布“人造葉子”的最新研究成果,利用中國特有的植物——打碗碗花,研究出一種類似的產品。遺憾的是,這些成果最終都沒有進入實用領域,不是因為造價太昂貴,而是因為性能不穩(wěn)定、二期易銹蝕。
但也有人認為,“人造葉子” 僅僅模仿了樹葉中光系統(tǒng)中的局部功能,并未真正實現自然界運行上億年的樹葉的全部功能,而且該系統(tǒng)的運行要依賴太陽能和燃料電池來完成,有其局限性。新型的廉價的壓縮氣體系統(tǒng)以儲存所產生的氫氣和氧氣也有待開發(fā)。要把這一發(fā)明真正規(guī)?;瘧眠€有很長的路要走。(文/高敏儀 杜淑婷)