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植物发电厂诞生

2013年06月07日

太阳提供的热能是地球上最丰富的能量来源,但是目前仅有一小部分的太阳辐射被转换为有用的能量。

为解决这个问题,美国佐治亚大学的研究者们从大自然中获得灵感,目前正在研究一种可以通过使用植物发电的新技术。

“获得清洁能源是本世纪人类的需要。”佐治亚大学助理教授拉玛沙米在《能源与环境科学学报》上发表相关文章表示:“这种方法有一天可能将改变我们的能力,即可使用以植物为基础的系统,利用阳光产生清洁的电力。”

植物是使用太阳能发电无可争议的冠军。经过数十亿年的进化,它们中的大部分在工作时能达到接近100%的量子效率,这意味着植物能捕获阳光中的每一个光子,从而产生数量相等的电子。甚至这一部分电子转变为电能后,还将改善太阳能电池板的效率。目前,电池板的运行通常在12%17%之间。

在光合作用中,植物利用阳光把水分解成氢和氧原子,再产生电子。这些新释放的电子帮助制造糖分,植物利用这些糖分支持自己的生长和繁殖。

同时也是佐治亚大学纳米科学与工程中心成员的拉玛沙米说:“我们已经开发出一种中断光合作用,在植物制造糖分之前捕捉电子的新方法。”

拉玛沙米的技术涉及这一种在植物细胞中分离出的、被称为类囊体的结构,它负责捕获和存储太阳能。研究人员利用包含在类囊体中的蛋白,阻断电子流的通道。

这些修改后的类囊体,被固定在一个专门设计的、只有人头发直径五万分之一的圆柱形碳纳米管中。这种碳纳米管作为导电体,可以从植物中捕获电子并通过导线发送。

在小规模的试验中,这种做法产生的最大电流密度比其他类似实验的结果大两个数量级。但拉玛沙米也指出,在该技术能够达到商业化前还有很多工作要做,他和他的合作者正在致力于提高技术的稳定性。

拉玛沙米说:“在短期内,该技术可以用于只需要较少功率就能运行的远程传感器,或者其他便携式电子设备。如果我们能通过基因工程技术提高植物光合作用的稳定性,我非常希望这项新技术能在将来的竞争中取代传统的太阳能电池板。”

来源:中国科学报