“人造树叶”可将水变成氢能源

这种自给的廉价人造树叶可为偏僻地方和发展中国家提供电力

科学家近日研发出了第一款实用的人工树叶，可在光照下将水变成氢能源和氧气。该树叶模拟光合作用过程中的绿色植物，把水和阳光转化成能量，这一科研成果对生产可持续能源具有里程碑的意义。相关研究报告发表在了最新的《Accounts of Chemical Research》(《化学研究描述》)期刊上。

 
新设备不像早期的设备那样使用昂贵的材料，而是由廉价材料制成，并采用了低成本的工程设计和制造流程。该研究团队的负责人丹尼尔·G.诺塞拉（Daniel G. Nocera）介绍说：“其中最重要的就是水分解成氢气和氧气的过程。”这款人工树叶有一个太阳光收集器，夹在两片薄膜之间，这两片薄膜会生成氧气和氢气。浸入一瓶水中，在阳光的照射下，它就会冒泡，释放出氢气，可用于燃料电池进行发电。这些自给的装置可以制成电力燃料，对于偏僻地方和发展中国家有很大的吸引力。诺塞拉指出，人工树叶应验了一位意大利著名化学家的设想，这位化学家在1912年就预言，科学家总有一天会揭开“植物的深奥秘密”。

刚开始的设计要依靠一些贵金属，比如铂（platinum），也依靠一些制造工艺，这就使人造树叶的成本过高。为了使这些设备可以更广泛的使用，诺塞拉使用不太昂贵的镍钼锌（nickel-molybdenum-zinc）化合物取代了铂催化剂。在叶片的另一面，钴（cobalt）薄膜会产生氧气。诺塞拉指出，所有这些材料在地球上都是丰富的，不像稀有昂贵的铂金，以及贵金属氧化物和半导体材料，这都是其他人使用过的。他说：“到本世纪中叶，将会有约60亿非传统用户带来能源需求的巨大增长，因此，一项研究目标就是把太阳能提供给贫穷的地区，人工树叶等发明将会给全球社会提供一条最直接的途径，迈向可持续能源的未来。”

本栏目最近更新