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利用太陽能 佐治亞大學開發植物發電

李洗塵
2013-05-14 12:36 中港台時間|05-14 14:50 更新
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【大紀元2013年05月14日訊】(大紀元記者李洗塵編譯報導)太陽為地球提供了最豐富的能量來源,但是照射到地球上的太陽輻射只有一小部分轉換成為有用的能量。為了幫助解決這個問題,從大自然中得到靈感的佐治亞大學研究人員,現正開發一種新技術,讓植物可以通過它進行發電。

《佐治亞大學學報》(UGA Today)報導,該校工程學院助理教授拉馬拉傑•拉瑪沙米(Ramaraja Ramasamy)在一篇發表於《能源與環境科學期刊》的論文上描述此一過程說:「潔淨能源是本世紀的需要。將來,這種方法能使我們運用植物為基礎的系統通過陽光產生更加環保的電力。」

植物在運用太陽能上無可爭議是冠軍。經過數十億年的演化,他們大多擁有接近100%的量子效率,這意味著植物從陽光捕獲每一個光子,產生相同數量的電子。即使把其中的一小部分轉換成電能,也能比我們所知的太陽能電板效率高。太陽能電板的轉化效率一般在12%和17%之間。

在光合作用中,植物利用陽光將水分子分裂成氫氣和氧氣,從而產生電子。這些新釋放的電子幫助生成糖類,就像植物的食物,支持其生長和繁殖。

拉瑪沙米說:「我們已建立一種方法,能夠中斷光合作用,這樣,我們就可以在植物運用電子製糖之前,捕捉到這些電子。」此技術可將植物細胞內稱為「類囊體」(thylakoids,負責捕獲和存儲太陽光能)的結構分離出來。研究人員操縱類囊體中所含的蛋白質,從而中斷電子流動的通道。

之後,研究人員將這些改進後的類囊體固定在一個專門設計的碳納米管座上,用它們作為導體,從植物材料中捕獲電子並發送到導線中。這些圓柱形的碳納米管比人的頭發還要細50,000倍。

在小規模的實驗中,這種方法產生的電流水平,比先前報道的相似系統高了兩個數量級。拉瑪沙米警告說,在技術達到商業化之前,還必須做更多的工作,但他和其他合作者們正在努力提高設備的穩定性和輸出電量。

他說:「在短期內,這種技術可能最好被用於遠程傳感器或其它便攜式電子設備,因為這些設備需要更少的電力來運行。如果我們能夠充分利用基因工程之類技術,提高植物光合機器的穩定性,我覺得將來這一技術非常有希望與傳統的太陽能電池板技術進行競爭。」

他還補充說:「我們已經發現了非常有前途的東西,而且肯定是值得進一步的探索。我們現在看到的這個系統輸出的電量還很少,但是大約30年前,氫燃料電池也處於起步階段,可現在它們可以為電車、公交車,甚至建築物供電。」

(責任編輯:張東光)

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