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来自 生命科学 2020-03-24 08:45 的文章
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js金沙国际麻省理工:人工叶片将阳光转化为燃料

一项麻省理工学院研究显示,美国科学家发展出一种人工叶片,能将阳光转换为化学能,以储存备用。

姓名:张志彪          学号:16050120102

人工叶片是矽做的太阳能电池,两面有催化剂。把它放进装满水的容器,一侧会产生氧气泡,另一侧会产生氢气泡,气泡可以分离、收集起来。

转载自https://wapbaike.baidu.com/item/

主持这项研究的麻省理工学院诺切拉表示,氧气和氢气可以导入燃料电池,燃料电池能使氢氧化合为水,在此过程中产生电流。

【嵌牛导读】如今社会发展迅速,人类科技需要的能源越来越多,然而世界上的能源量是有限的,为了长久的发展,就必须要解决能源危机。所以现在社会上创造出了“人工树叶”来解决这一问题。

以人工叶片装置为主题的研究论文,发表在这一期的《科学》杂志,共有6位作者。作者都是诺切拉创立的太阳能公司Sun Catalytix的研究员。

【嵌牛鼻子】  光合作用      发电

诺切拉说,人工叶片完全是用丰富而不昂贵的材料做的。

【嵌牛提问】人工树叶是什么?它的基本原理是什么?发展前景怎么样?

半导电的矽板一面涂有以钴为主的催化剂,能分解出氧气,另一面涂有镍钼锌合金,能分解出氢气。

【嵌牛正文】人工树叶是一种如扑克牌大小的片状材料,复制了自然界中植物利用阳光将水、二氧化碳转化成氧气和碳水化合物类燃料的过程。使用方法也非常简单:将它放在水中,暴露在太阳光下,即可将水有效地分解为氧气和氢气,这些气体再被输送到一个分离的燃料电池中储存并发出电力。

你找不到比它更便于携带、轻便,不用电线的装置,而且不需要什么额外设备,除了收集与储存浮上来的气体之外。诺切拉在声明中说:我认为,这个构想一定会有真正的机会来发挥。

        植物是通过光合作用获取生长所需的能量的。简单地讲,树叶中有两套系统:光系统Ⅰ和光系统II。光系统Ⅰ负责吸收二氧化碳,生成植物生长需要的有机物。光系统II负责吸收太阳光,并将水分解为氧气,同时产生质子和电子。事实上,地球上95%的氧气来源于这一过程,而产生的电子和质子将会参与到与二氧化碳的反应中,从而生成淀粉及糖类有机物用于植物生长。当然,这中间还涉及许多复杂的生化反应过程,在这我们不再详细叙述。

然而诺切拉指出,这项装置还无法立即投入商业生产,因为还得开发出收集、储存以及使用这些气体的系统。

        “人工树叶”,其核心正是模仿了树叶的这一过程——通过一种化学催化材料,将水在一定的电压下高效地电解为氧气,同时产生质子和电子;产生的质子与电子可以结合,生成氢气,提供一种清洁的能源。在这一过程中所需的电力,将由硅太阳能电池供给。

诺切拉说:这是一步,迈向正确方向的一步。

        诺切拉教授发明的核心就在于他们发现了高效廉价的电解水的电极催化材料,从而使得这一过程的经济性大大增加,让规模化应用成为可能。

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