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          自愈性“人工樹葉”可用含菌水生產電力

          自愈性“人工樹葉”可用含菌水生產電力

          2013-04-10 12:03:50

            第245屆美國化學學會年會正在舉行當中,科學家在會上報告說,世界上首個實用的“人工樹葉”又增添了一項新特性,其能自我修復生產能源時發(fā)生的損傷,從而使該設備更適于為缺乏電力設施的偏遠地區(qū)提供電力。

            領導該項研究的哈佛大學能源系教授丹尼爾·諾塞拉解釋說,“人工樹葉”模擬真實樹葉從陽光和水來生產能源。該設備實際上是一個簡單的涂裝催化劑的硅晶片,而不是真實樹葉中光合作用機制的復雜復制品。將其浸入水中并暴露于陽光下,催化劑就能將水分解成氫和氧,這些氣泡經收集后就能當做電池燃料用以生產電力。

            諾塞拉表示,他們開發(fā)的一些“人工樹葉”催化劑具有令人驚異的自愈性能,這種創(chuàng)新的活性催化劑極有可能在缺乏傳統(tǒng)發(fā)電站和電力傳輸線的地區(qū)找到首個用戶。僅需不到1升飲用水,該裝置就能在24小時內產生約100瓦電力。而早期人工樹葉必須使用純水,否則細菌最終會在葉面形成生物膜,從而終止電力生產。自愈性能使“人工樹葉”可在自然界非純凈的含菌水環(huán)境中運行。研究人員發(fā)現(xiàn)的新方法可調整工作條件,使部分催化劑瓦解,從而無法形成生物膜所需的光滑表面,如此催化劑便能自愈和重新組裝。

            目前,全球大約有30億人居住在缺乏傳統(tǒng)電力生產和傳輸系統(tǒng)的地區(qū),未來數(shù)十年,這一人口數(shù)量還將增加數(shù)十億。況且,全球大約有10億貧窮人口缺乏可靠的清潔水。因此,在這些地區(qū),對人工樹葉這樣符合當?shù)貤l件的簡易設備具有明確的需求。

            諾塞拉將此定義為“快餐能源”。這些價格便宜的簡易裝置效率也許不是最高的,但是更為實用。這是一種個性化的能源。諾塞拉的“人工樹葉”利用廉價材料,并使用了一種稱為“埋入式連接”的創(chuàng)新設計,從而使裝置更為簡單并適于大規(guī)模制造。與太陽能板只能在白天生產能源相比,這種人工樹葉的優(yōu)勢在于可在夜間工作。

            諾塞拉團隊下一步的研究目標是,將人工樹葉與氫燃料技術進行集成,從而使其可以運行在傳統(tǒng)的便攜式發(fā)電機或是汽車上。此項研究得到了美國國家科學基金會、能源部和空軍研究辦公室的資助。

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