人造葉子的威力

今年4月初，美國化學學會第245次全國會議上，麻省理工學院的科學家Daniel Nocera領導的研究小組展示了一項最新的研究成果：一片神奇的“人造葉子”。它可以在臟水環境中實現能量制造，為地球能源枯竭問題提供了新的解決方案。

這片撲克牌大小的葉子制造能源的原理很簡單，它內含一塊薄薄的薄硅片，里面排列著眾多交錯的微小水流管道，有太陽的時候，當水流過樹葉時，葉子中樞莖稈系統就會啟動電解程序，依靠催化劑產生化學反應把水進一步分解成氧和氫，這時只需要將氫氣儲存起來，便可轉變成燃料電池所需的電能，實現“零排放”。

美國克利伯克大學能源研究教授Nathan S. Lewis認為，要想避免極具破壞性的全球變暖，人們至少要生產超過10萬億瓦的無碳清潔能源，而太陽能正是拯救能源危機的關鍵，因此人造葉子有可能成為能源革命的一個突破點。

在這次報告會上，Daniel Nocera亦表示，擁有了這項技術，人們可以隨時隨地在家里的屋頂自己發電，政府也不用再為汽車排放問題而煩惱了。事實上，相比起2011年他們首次發布人造葉子版本，如今已經克服“在純凈水的環境中工作”這一苛刻條件了。

值得關注的是，該裝置所需的材料價格也比之前任何一個版本都要實惠。1972年，日本學者藤島昭首次提出人造葉子的概念。而美國可再生能源實驗室的約翰.特納博士，是第一位將“人造葉子”變為現實的科學家。當時他研制的人造葉子約火柴盒大小，效率是植物葉子的12倍，但由于需要用到砷化鎵——一種極其昂貴的元素，這使得人造葉子的批量生產遭遇極大的困難，在全球范圍內推廣的計劃也進展緩慢。

用Daniel的話來說，這一次技術的突破意味著全球廉價電力來源的愿景快要實現了，“這項技術對于發展中國家的人們來說更是福音，現在世界上還有很多地方不能獲得穩定的電力來源。得益于這項技術，相信在不久的將來，印度和非洲的一些村莊就可用上負擔得起的基本電力設備”。

事實上，中國科學家也一直在進行這種類似的研究，2010年，上海交通大學金屬基復合材料國家重點實驗室在美國科學學會上發布“人造葉子”的最新研究成果，利用中國特有的植物——打碗碗花，研究出一種類似的產品。遺憾的是，這些成果最終都沒有進入實用領域，不是因為造價太昂貴，而是因為性能不穩定、二期易銹蝕。

但也有人認為，“人造葉子” 僅僅模仿了樹葉中光系統中的局部功能，并未真正實現自然界運行上億年的樹葉的全部功能，而且該系統的運行要依賴太陽能和燃料電池來完成，有其局限性。新型的廉價的壓縮氣體系統以儲存所產生的氫氣和氧氣也有待開發。要把這一發明真正規模化應用還有很長的路要走。（文/高敏儀 杜淑婷）