自愈性“人工樹葉”可用含菌水生產電力

　　第245屆美國化學學會年會正在舉行當中，科學家在會上報告說，世界上首個實用的“人工樹葉”又增添了一項新特性，其能自我修復生產能源時發生的損傷，從而使該設備更適于為缺乏電力設施的偏遠地區提供電力。

　　 領導該項研究的哈佛大學能源系教授丹尼爾·諾塞拉解釋說，“人工樹葉”模擬真實樹葉從陽光和水來生產能源。該設備實際上是一個簡單的涂裝催化劑的硅晶片，而不是真實樹葉中光合作用機制的復雜復制品。將其浸入水中并暴露于陽光下，催化劑就能將水分解成氫和氧，這些氣泡經收集后就能當做電池燃料用以生產電力。

　　 諾塞拉表示，他們開發的一些“人工樹葉”催化劑具有令人驚異的自愈性能，這種創新的活性催化劑極有可能在缺乏傳統發電站和電力傳輸線的地區找到首個用戶。僅需不到1升飲用水，該裝置就能在24小時內產生約100瓦電力。而早期人工樹葉必須使用純水，否則細菌最終會在葉面形成生物膜，從而終止電力生產。自愈性能使“人工樹葉”可在自然界非純凈的含菌水環境中運行。研究人員發現的新方法可調整工作條件，使部分催化劑瓦解，從而無法形成生物膜所需的光滑表面，如此催化劑便能自愈和重新組裝。

　　 目前，全球大約有30億人居住在缺乏傳統電力生產和傳輸系統的地區，未來數十年，這一人口數量還將增加數十億。況且，全球大約有10億貧窮人口缺乏可靠的清潔水。因此，在這些地區，對人工樹葉這樣符合當地條件的簡易設備具有明確的需求。

　　 諾塞拉將此定義為“快餐能源”。這些價格便宜的簡易裝置效率也許不是最高的，但是更為實用。這是一種個性化的能源。諾塞拉的“人工樹葉”利用廉價材料，并使用了一種稱為“埋入式連接”的創新設計，從而使裝置更為簡單并適于大規模制造。與太陽能板只能在白天生產能源相比，這種人工樹葉的優勢在于可在夜間工作。

　　 諾塞拉團隊下一步的研究目標是，將人工樹葉與氫燃料技術進行集成，從而使其可以運行在傳統的便攜式發電機或是汽車上。此項研究得到了美國國家科學基金會、能源部和空軍研究辦公室的資助。