小小小发电厂

据物理学家组织网近日报道，美國哈佛大学艺术与科学学院、哈佛医学院和威斯生物工程研究所创造出一种“人造树叶”系统。该研究结果发表在美国《国家科学院学报》上。

源于想象

这种人造树叶的发明者之一、哈佛大学教授丹尼尔·诺塞拉，两年前在美国麻省理工学院化学系从事研究工作。他曾经指出，人造树叶的想法来自化学家早些年的想象，终有一天会发现“植物们守护着的秘密”。而多年来，科学家们也一直试图模拟光合作用，令其更好地为人类服务。

与普通树叶不同的是，这种人造树叶看上去就像一块亮晶晶的遮光板，但它却能像树叶那样进行光合作用。人造树叶两面分别产生氢气和氧气的薄膜中间夹着日光收集器，将人工树叶放入阳光照射下的水中，人造树叶周围会产生气泡，释放出氢气，将氢气收集起来灌入燃料电池后就可用作发电。人造树叶就像一个小小的发电厂，把化学能直接转化为电能贮存起来，需要时再释放出来。

造福于民

尽管人造树叶目前仅从原理角度实现了水分解的过程，与植物本身的光合作用难以相比，但研究者认为，未来人造树叶的光合效率将会得到大幅提高，可以做到将大约3.8升水和人造树叶放置在阳光下，产生一个发展中国家家庭一天的基本用电量。诺塞拉表示，“人造树叶能帮助发展中国家的贫困家庭用上便宜、清洁的电能，实现电力的自给自足。”同时，人造树叶的储能效率也比其他装置要高，其产生的氢气能量密度可以高达140MJ/kg，而普通电池的能量密度只能达到约0.1至0.5MJ/kg。氢还可以作为环保燃料推进太空飞船，也是内燃机和其它交通工具的潜在燃料源。

更重要的是，人造树叶以阳光和水为制造氢气的原料，这些水在随后的放电过程中又会被再生出来，因此这一过程所需的仅仅是太阳光照而已。太阳送到地球的光功率是12万太瓦，它取之不尽用之不竭，可以持续地为人造树叶“免费”提供能量。

降低成本

刚开始，人造树叶的设计依靠了铂、钌等贵金属，有的科学家还使用过有“半导体贵族”之称的砷化镓，这就使人造树叶的成本过高。为能更广泛地应用，诺塞拉采用了相对廉价的钴、镍等金属化合物以及磷酸盐作为电极催化材料，催化效率远高于传统材料，寿命更长、更稳定。这些材料在地球上都很丰富，其成本大大降低。如果这项技术能够向另外一个系统拓展，让人造树叶吸收大气中过多的二氧化碳产生有机物，将它们转化成糖、醇类有机物，就能更好地造福人类。

催化剂废弃物的处理和回收、如何提纯人造树叶产出的氢气都是未来该领域研究的重点。不过，研究团队的当务之急，是提高人造树叶转换太阳能为生物质的能力。

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