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)行了一個特別的實驗。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)殡娔堋Ｒ虼?，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，因為用于制造電池的葉綠素與卵磷脂都是從植物中提取出來的大分子有機物，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)行的實驗，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，因為藻類生長和擴張都很迅速，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)）