植物發(fā)電廠誕生

太陽提供的熱能是地球上最豐富的能量來源，但是目前僅有一小部分的太陽輻射被轉(zhuǎn)換為有用的能量。為解決這個問題，美國佐治亞大學(xué)的研究者們從大自然中獲得靈感，目前正在研究一種可以通過使用植物發(fā)電的新技術(shù)。

“獲得清潔能源是本世紀(jì)人類的需要。”佐治亞大學(xué)助理教授拉瑪沙米發(fā)表相關(guān)文章表示：“這種方法有一天可能將改變我們的能力，即可使用以植物為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，利用陽光產(chǎn)生清潔的電力。”

植物是使用太陽能發(fā)電無可爭議的冠軍。經(jīng)過數(shù)十億年的進化，它們中的大部分在工作時能達到接近100%的量子效率，這意味著植物能捕獲陽光中的每一個光子，從而產(chǎn)生數(shù)量相等的電子。甚至這一部分電子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎?，還將改善太陽能電池板的效率。目前，電池板的運行通常在12%～17%之間。

在光合作用中，植物利用陽光把水分解成氫和氧原子，再產(chǎn)生電子。這些新釋放的電子幫助制造糖分，植物利用這些糖分支持自己的生長和繁殖。

佐治亞大學(xué)納米科學(xué)與工程中心已經(jīng)開發(fā)出一種中斷光合作用、在植物制造糖分之前捕捉電子的新方法。這一技術(shù)涉及這一種在植物細胞中分離出的、被稱為類囊體的結(jié)構(gòu)，它負責(zé)捕獲和存儲太陽能。研究人員利用包含在類囊體中的蛋白，阻斷電子流的通道。這些修改后的類囊體，被固定在一個專門設(shè)計的、只有人頭發(fā)直徑五萬分之一的圓柱形碳納米管中。這種碳納米管作為導(dǎo)電體，可以從植物中捕獲電子并通過導(dǎo)線發(fā)送。

在小規(guī)模的試驗中，這種做法產(chǎn)生的最大電流密度比其他類似實驗的結(jié)果大兩個數(shù)量級。但拉瑪沙米也指出，在該技術(shù)能夠達到商業(yè)化前還有很多工作要做，他和他的合作者正在致力于提高技術(shù)的穩(wěn)定性。

短期內(nèi)，該技術(shù)可以用于只需要較少功率就能運行的遠程傳感器，或者其他便攜式電子設(shè)備。如果我們能通過基因工程技術(shù)提高植物光合作用的穩(wěn)定性，研究人員非常希望這項新技術(shù)能在將來的競爭中取代傳統(tǒng)的太陽能電池板。