美國科學家研制出第一片實用型人造葉子

新浪科技訊 北京時間3月29日消息，據(jù)物理學家組織網(wǎng)報道，美國麻省理工學院的科學家27日稱，他們已經(jīng)研制出第一片實用型人造樹葉，這是可再生能源探索道路上的一個轉折點。他們在第241屆美國化學學會全國大會上說，植物利用光合作用把陽光和水轉變成能量，他們研發(fā)的撲克大小的高級太陽能電池，正是通過模擬這一過程產(chǎn)生電流的。

該科研組的領導者丹尼爾?諾克拉說：“利用光合作用為人類提供能源的實用型人造樹葉，是幾十年來科學界的一個‘圣杯’。我們認為我們已經(jīng)做到這一點。這種人造樹葉顯示了它的巨大潛力，它能幫助發(fā)展中國家的貧困家庭用上便宜、清潔的電能。我們的目標就是讓每一個家庭都有自己的發(fā)電站。你可以想象一下，有了這項技術，印度和非洲的農(nóng)村家庭不久后就能買到便宜的基本電力系統(tǒng)，實現(xiàn)電力的自給自足。”

雖然這種人造樹葉是以真正的樹葉為原型研制的，但是它跟自然界的橡樹、楓樹和其他綠色植物的葉子不同。這種儀器的外形很像撲克，但是比撲克更薄，它由硅、電子和催化劑(用來加速化學反應速度的物質，如果沒有它們，化學反應可能就不會發(fā)現(xiàn)，或者反應緩慢)構成。諾克拉表示，這種人造樹葉的工作原理非常簡單：把它放在一加侖水里，然后放在陽光下，它就能把水分解成氫和氧，產(chǎn)生電流。一個這種儀器產(chǎn)生的電能可以滿足發(fā)展中國家一個家庭一天的用電需求。

這一過程產(chǎn)生的氫氣和氧氣會被儲存在位于屋頂上或者房屋旁邊的燃料電池里，燃料電池利用這兩種材料產(chǎn)生電流。美國坎布里奇麻省理工學院的化學家諾克拉指出，“人造樹葉”并不是一種新概念。其實早在10多年前美國科羅拉多州國家可再生能源實驗室的約翰?特納就制成了第一片人造樹葉，盡管特納的人造樹葉的光合作用效率很高，但是由于他當時采用的是非常昂貴的金屬材料，而且這種儀器的使用壽命也僅為1天，因此無法普及開來。

諾克拉科研組研制的新型人造樹葉克服了這些問題。它的制作原材料價格非常便宜，幾乎隨處可見，而且這種儀器的穩(wěn)定性好，對工作環(huán)境要求不高。實驗室研究顯示，他的人造樹葉原型持續(xù)工作至少45小時后效率仍不會下降。他們取得這項新突破的關鍵，是諾克拉最近發(fā)現(xiàn)的幾種新型強效、廉價催化劑，這些催化劑用鎳和鈷制成，它們能在簡單條件下非常有效地把水分解成氫和氧兩種成分。現(xiàn)在諾克拉的人造樹葉的光合作用效率比真正的樹葉高10倍。他認為以后這種儀器的效率還能進一步提高。諾克拉說：“自然由光合作用提供能量，我認為未來世界也能用光合作用和這種形式的人造樹葉提供能量。”(孝文)