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“人造树叶”:人造光合作用催生未来能源

发布时间:2014-06-19 08:52:00

前不久,美国加州理工学院的科学家研制出了一种新材料,它是一种用二氧化钛制成的新薄膜镀层,这种镀层能帮助科学家更加有效地把阳光转化成零排放燃料。

利用太阳能发电,我们都很熟悉,但是此次美国科学家并非将太阳能直接转变成电能,而是变成氢等耐贮存的化学燃料。这项研究的主要目标是希望未来“让安装在屋顶和田野里的太阳能发电机直接为汽车、建筑物和工厂生产出液体或者气体燃料”。

看到这则消息,可能有人不禁会问,既然太阳能发电已经在我们的日常生活中广泛应用,为什么还要把太阳能转化为化学能呢?科学家的这项研究难道是在“多此一举”吗?

  模拟光合作用,带来清洁能源

模拟光合作用所得的氢气和氧气可以作为电池或氢发动机的燃料,具有热值高、功率大等优势

果壳网成员、分子植物学博士研究生郗旺解释说:“目前人工利用太阳能,是利用硅晶片将太阳能直接转化为电能,从而驱动电动机或给电池充电。”但是,相比其他发电方式,目前太阳能电动机还存在功率较低以及一旦对传统设备改装,工程量就很巨大等问题。

美国科学家研究的这项新技术与我们熟悉的太阳能发电技术不同,它模拟了植物的光合作用原理。郗旺为记者介绍了植物光合作用的三个步骤:第一步,植物细胞中包含一种名叫叶绿体的细胞器,叶绿体中含有叶绿素,叶绿素受到光照后,能够将细胞中的水分解为氧气、氢离子和电子;第二步,氢离子和电子与叶片吸收的二氧化碳一起,被叶绿体中的酶用来合成糖类;第三步,氧气被释放出去,而糖类则留在植物体内被植物使用。对于植物的光合作用,他总结道:“总的来说,植物的光合作用是植物利用光能,将水和二氧化碳合成糖类和氧气的过程。”

相比传统太阳能发电技术,美国科学家的这项新技术模拟了光合作用原理的第一步,即利用光能将水分解为氧气和氢气,得到的氢气和氧气燃烧,产生能量,为人们所用。换句话说,人们以水为媒介,从而将光能变成了动力。对此,郗旺的评价是:“模拟光合作用所得到的氢气和氧气可以作为电池或氢发动机的燃料,具有热值高、功率大等优势,发展前景极好。”

  与“人造树叶”原理相同

原料是水,发电后生成物也是水,或许在不久的将来,我们每家每户都能用上这样的绿色清洁能源

事实上,在科学界,模拟光合作用的研究并不是从现在才开始的。早在1998年,美国科罗拉多州的约翰·特纳博士就研制出了世界上第一片人造叶子。到了2011年,美国麻省理工学院的科学家诺塞拉博士也公布了自己团队研发的新型人造叶子,它有扑克牌一般大小,却没有粗细不等的叶脉,取而代之的是各种电子元件;它也没有普通树叶常见的绿颜色,看上去就像一块亮晶晶的遮光板。

责任编辑:solar_robot

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