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美科学家研制出首片人造叶子:可光合作用发电
时间:2011/3/30

美国科学家研制出第一片实用型人造叶子

    北京时间3月29日消息,据物理学家组织网报道,美国麻省理工学院的科学家27日称,他们已经研制出第一片实用型人造树叶,这是可再生能源探索道路上的一个转折点。他们在第241届美国化学学会全国大会上说,植物利用光合作用把阳光和水转变成能量,他们研发的扑克大小的高级太阳能电池,正是通过模拟这一过程产生电流的。

    该科研组的领导者丹尼尔·诺克拉说:“利用光合作用为人类提供能源的实用型人造树叶,是几十年来科学界的一个‘圣杯’。我们认为我们已经做到这一点。这种人造树叶显示了它的巨大潜力,它能帮助发展中国家的贫困家庭用上便宜、清洁的电能。我们的目标就是让每一个家庭都有自己的发电站。你可以想象一下,有了这项技术,印度和非洲的农村家庭不久后就能买到便宜的基本电力系统,实现电力的自给自足。”

    虽然这种人造树叶是以真正的树叶为原型研制的,但是它跟自然界的橡树、枫树和其他绿色植物的叶子不同。这种仪器的外形很像扑克,但是比扑克更薄,它由硅、电子和催化剂(用来加速化学反应速度的物质,如果没有它们,化学反应可能就不会发现,或者反应缓慢)构成。诺克拉表示,这种人造树叶的工作原理非常简单:把它放在一加仑水里,然后放在阳光下,它就能把水分解成氢和氧,产生电流。一个这种仪器产生的电能可以满足发展中国家一个家庭一天的用电需求。

    这一过程产生的氢气和氧气会被储存在位于屋顶上或者房屋旁边的燃料电池里,燃料电池利用这两种材料产生电流。美国坎布里奇麻省理工学院的化学家诺克拉指出,“人造树叶”并不是一种新概念。其实早在10多年前美国科罗拉多州国家可再生能源实验室的约翰·特纳就制成了第一片人造树叶,尽管特纳的人造树叶的光合作用效率很高,但是由于他当时采用的是非常昂贵的金属材料,而且这种仪器的使用寿命也仅为1天,因此无法普及开来。

    诺克拉科研组研制的新型人造树叶克服了这些问题。它的制作原材料价格非常便宜,几乎随处可见,而且这种仪器的稳定性好,对工作环境要求不高。实验室研究显示,他的人造树叶原型持续工作至少45小时后效率仍不会下降。他们取得这项新突破的关键,是诺克拉最近发现的几种新型强效、廉价催化剂,这些催化剂用镍和钴制成,它们能在简单条件下非常有效地把水分解成氢和氧两种成分。现在诺克拉的人造树叶的光合作用效率比真正的树叶高10倍。他认为以后这种仪器的效率还能进一步提高。诺克拉说:“自然由光合作用提供能量,我认为未来世界也能用光合作用和这种形式的人造树叶提供能量。”

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