兼職發(fā)電，植物很忙

短暫的菠菜電

有人問，植物要發(fā)電。難道它們不進(jìn)行光合作用了嗎？當(dāng)然不是，植物并沒有舍棄光合作用，畢竟這才是它們的“老本行”，發(fā)電只不過是植物在進(jìn)行光合作用時(shí)順便做的事。

我們知道，科學(xué)家在很早以前就發(fā)現(xiàn)了植物的光合作用，只不過那個(gè)時(shí)候他們并沒有多想。后來，日本科學(xué)家利用菠菜進(jìn)一步研究光合作用的秘密時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)菠菜葉在進(jìn)行光合作用的時(shí)候還不斷在葉片內(nèi)產(chǎn)生電流。因?yàn)檫@些電流是光合作用的“副產(chǎn)品”，而且科學(xué)家們沒有什么能導(dǎo)出它們的方法，所以電流只能白白地流失了。菠菜能發(fā)電的現(xiàn)象，讓科學(xué)家們很意外，于是他們下決心，要趕緊找到人工控制并導(dǎo)出菠菜電流的方法，攻克植物發(fā)電的難關(guān)。

科學(xué)家經(jīng)過研究，驗(yàn)證了使菠菜發(fā)電的主要物質(zhì)是“葉綠素”，于是他們從菠菜葉中提取到大量的葉綠素，然后把葉綠素與卵磷脂混合，涂在透明的氧化錫結(jié)晶片上，制成了“葉綠素太陽能電池板”。這種電池板被太陽一照，就會產(chǎn)生可以使用的電流。科學(xué)家表示“葉綠素太陽能電池板”能把太陽能的30%轉(zhuǎn)換成電能，而硅太陽能電池僅能把10%的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋２贿^，讓人遺憾的是這種電流不持久，因?yàn)槿~綠素離開植物體內(nèi)，被陽光照一會兒就分解了，無法持續(xù)吸收陽光，產(chǎn)生電流。

持久的綠藻電

科學(xué)家利用菠菜發(fā)電的研究成果雖然“不太成功”，但是他們并沒有灰心，因?yàn)檫@個(gè)不太成功的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一個(gè)重要結(jié)論：植物體內(nèi)的電流終歸是可以控制的。

菠菜發(fā)電短暫的原因是“葉綠素死亡”。要想解決這個(gè)問題，只有一個(gè)方法——保持葉綠素的活性，這樣“葉綠素電池板”就可以持續(xù)發(fā)電了。可是不讓葉綠素離開菠菜葉，就無法實(shí)現(xiàn)葉綠素的“涂抹工序”，總不能把整棵菠菜都“涂”到電池板上吧。這是個(gè)有難度的大工程??！

好在最終科學(xué)家放棄了用菠菜制造太陽能電池板的努力，而是采用另一種植物來替代菠菜，它就是綠藻。綠藻是一種富含葉綠素的低等植物，小得像一粒塵埃，它在過去的數(shù)十億年間已經(jīng)在地球上繁衍得無處不在了。

在用綠藻發(fā)電的實(shí)驗(yàn)中，研究者們制造了一些細(xì)金絲，金絲表面帶有同方向傾斜的微小尖刺。當(dāng)充滿了綠藻的水流逆著尖刺傾斜的方向流過時(shí)，綠藻就會掛在尖刺上，變成一個(gè)微小的電池。值得慶幸的是，因?yàn)榭茖W(xué)家們使用的是納米級別的金質(zhì)電極，所以它們在插進(jìn)綠藻細(xì)胞時(shí)并不會對綠藻細(xì)胞造成致命損傷。彈性的綠藻細(xì)胞膜會封住電極，就像我們用針扎進(jìn)一個(gè)足球那樣。照常工作的葉綠體所產(chǎn)生的電子卻會被電極吸引而形成電流。用這種方法收集到的電能，能夠在一小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)大約與一節(jié)普通電池相當(dāng)?shù)碾娏俊?/p>

如果能將綠藻發(fā)電裝置制作成太陽能電池板，綠藻不會大量死亡，葉綠素就會一直保有活性，所以產(chǎn)生的電流不但可以使用，而且持續(xù)不斷。綠藻發(fā)電不但效率高，而且不需要復(fù)雜的電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程輸電，很適合偏僻地區(qū)和災(zāi)區(qū)使用。

用綠藻制成的太陽能電池板也稱為“植物光伏電池”，它是目前人類獲得的花錢最少、最環(huán)保的發(fā)電方法。留給研究者們的事情，就是改進(jìn)發(fā)電裝置及工藝，例如優(yōu)化電極設(shè)計(jì)以延長綠藻細(xì)胞的壽命，或者尋找更加頑強(qiáng)的植物。

強(qiáng)大的森林電

現(xiàn)在我們不得不得出這樣的結(jié)論：綠色植物在光合作用的條件下都是會產(chǎn)生電流的，因?yàn)樗鼈儞碛腥~綠素，而擁有更多的葉綠素，就意味著能發(fā)出更多的電能。只要是地球人都知道，擁有最多葉綠素的地方就是森林。這樣看來，森林將不僅成為供氧站，還是一座“發(fā)電站”。森林里高大的橡樹能產(chǎn)生電流，柔弱的攀藤能產(chǎn)生電流，低矮的灌木能產(chǎn)生電流，就連匍匐于地的苔蘚也能源源不斷地產(chǎn)生電流……

科學(xué)家們的愿景是：設(shè)計(jì)一種植物電接收器，把森林植物產(chǎn)生的生物電統(tǒng)統(tǒng)接收積累起來，這樣一片森林就變成一座“綠色發(fā)電站”了。他們設(shè)計(jì)的生物電接收器被稱為“森林電能桿”，把這些電能桿立在樹木草叢間，就能“捕捉”到植物在光合作用時(shí)產(chǎn)生的電能，積少成多，就可以“并網(wǎng)發(fā)電”了。到時(shí)候，森林的重要性就更不可同日而語了。你要砍樹？免談！因?yàn)闃淠究墒恰鞍l(fā)電廠”中不可缺少的“電力”組成。

盡管利用植物發(fā)電的技術(shù)剛剛起步，但科學(xué)家對這項(xiàng)技術(shù)的前景十分看好。植物發(fā)電技術(shù)的革新，將為我們創(chuàng)造更加環(huán)保愜意的生活。