楊先碧

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。目前，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？英國研究人員給出了肯定的答案，他們還發(fā)明了一些用植物發(fā)電的新奇產(chǎn)品。

植物發(fā)電的秘密

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。而這里，我們所要提到的利用植物發(fā)電，絕對不是那樣的。植物發(fā)電的秘密在于，植物進(jìn)行光合作用時，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，植物體內(nèi)會有電流產(chǎn)生，然后白白地消耗掉了。如果用人工的方法控制這個產(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)所需的電能。

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)提取的葉綠素與卵磷脂混合，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，就會產(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，研究人員認(rèn)為利用植物進(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。

活生生的生物光伏電池

研究人員把利用植物進(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稱為“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~綠素與卵磷脂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)了日本研究人員的發(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，研究人員在一些植物盆栽中設(shè)置一些電極，就可以及時搜集植物在進(jìn)行光合作用時產(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。

主要用雜草和樹木發(fā)電

除了蕨類植物外，研究人員更看好的是各種藻類植物，因?yàn)樵孱惿L和擴(kuò)張都很迅速，對環(huán)境的要求更低。除了藻類外，更加原始的苔蘚類植物也是研究人員即將利用的對象。當(dāng)然，植物資源最豐富的森林是研究人員所認(rèn)為的生物光伏電能寶庫。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)電也面臨著儲能的問題。也就是說，有陽光照射的時候，電能會源源不斷地產(chǎn)生并需要及時消耗，而在夜晚沒有陽光的時候則不會產(chǎn)生電能。要想持續(xù)供電，就需要用一些儲電設(shè)備來解決這個問題。

盡管利用植物進(jìn)行太陽能發(fā)電的技術(shù)剛剛起步，研究人員卻對它的前景十分看好。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?，不需要用?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)區(qū)。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，居民可以利用陽臺上、庭院中和家里的各種盆栽植物來發(fā)電，為家里的電器提供電能。

（選自上?？破兆骷揖W(wǎng)）