自愈性“人工树叶”可用含菌水生产电力

zz_zwx

    第245届美国化学学会年会正在举行当中，科学家在会上报告说，世界上首个实用的“人工树叶”又增添了一项新特性，其能自我修复生产能源时发生的损伤，从而使该设备更适于为缺乏电力设施的偏远地区提供电力。

    领导该项研究的哈佛大学能源系教授丹尼尔·诺塞拉解释说，“人工树叶”模拟真实树叶从阳光和水来生产能源。该设备实际上是一个简单的涂装催化剂的硅晶片，而不是真实树叶中光合作用机制的复杂复制品。将其浸入水中并暴露于阳光下，催化剂就能将水分解成氢和氧，这些气泡经收集后就能当做电池燃料用以生产电力。

    诺塞拉表示，他们开发的一些“人工树叶”催化剂具有令人惊异的自愈性能，这种创新的活性催化剂极有可能在缺乏传统发电站和电力传输线的地区找到首个用户。仅需不到1升饮用水，该装置就能在24小时内产生约100瓦电力。而早期人工树叶必须使用纯水，否则细菌最终会在叶面形成生物膜，从而终止电力生产。自愈性能使“人工树叶”可在自然界非纯净的含菌水环境中运行。研究人员发现的新方法可调整工作条件，使部分催化剂瓦解，从而无法形成生物膜所需的光滑表面，如此催化剂便能自愈和重新组装。

    目前，全球大约有30亿人居住在缺乏传统电力生产和传输系统的地区，未来数十年，这一人口数量还将增加数十亿。况且，全球大约有10亿贫穷人口缺乏可靠的清洁水。因此，在这些地区，对人工树叶这样符合当地条件的简易设备具有明确的需求。

    诺塞拉将此定义为“快餐能源”。这些价格便宜的简易装置效率也许不是最高的，但是更为实用。这是一种个性化的能源。诺塞拉的“人工树叶”利用廉价材料，并使用了一种称为“埋入式连接”的创新设计，从而使装置更为简单并适于大规模制造。与太阳能板只能在白天生产能源相比，这种人工树叶的优势在于可在夜间工作。

    诺塞拉团队下一步的研究目标是，将人工树叶与氢燃料技术进行集成，从而使其可以运行在传统的便携式发电机或是汽车上。此项研究得到了美国国家科学基金会、能源部和空军研究办公室的资助。