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在化石能源、非化石能源之外,居然還存在 植物發電 的可能性!目前, 中國研究團隊就在做著相關實驗 ,希望讓植物發電從理論成為可能,並最終得到量化。那麽他們能否能做到這一點嗎?
植物發電是什麽原理?這次中國團隊實作了哪些突破?探索植物發電的性價比高嗎?
中國讓植物發電從理論走向實踐
人類之所以能成為地球霸主,其實是與自身的智慧有很大的關系。而在最近,中國的科學家居然就探索出了 用植物來轉化能量 的可能性。那麽這到底是怎麽一回事呢?
原來,就在今年的9月24日,香港方面的【南華早報】便報道出了一則,關於 國內科學家可以利用植物活葉來轉化可持續能源的訊息。
據他們所說,這一次在理論上實作突破的團隊,其實是由 福建農林大學 周順桂教授帶領的。而他們整個團隊研究的主要物件,就是 植物蒸散過程中的水伏效應 。
據了解,其實世界各國很早以前就開始開發各類 水伏器件 了,但是由於這些器件的作用物是外部水源,並且時常還要受到水資源蒸發的限制,所以也就導致了各類器械的能量轉化效率是非常低下的。
然而,這些不可抗力並沒有難倒中國的研究團隊。眾所周知,植物的成長是離不開蒸散活動的,而植物們透過這種反應,最終甚至形成了地球陸地上最大的水通量途徑之一。
數據顯示, 植物所形成的蒸散量甚至占到了全球的八成以上。 因此,如果沒有意外的話,咱們一旦透過產電驗證實驗、原位電學測試等實驗,證明了 植物活葉蒸散作用誘導發電的可能性 。
這種利用植物來轉化人類社會所需能量的活動,就會有夢想成真的可能。
不過,其實利用植物來轉化能量的想法並非新時代的產物。實際上,早在上世紀80年代,英國的某位鐘表匠便突發奇想的利用檸檬發出了電力。
而在那之後,也有越來越多的科學家獲得了啟發,據了解,當時的人們就希望 透過植物來提取空氣當中的氫氣以及氧氣,並憑此來打造一個低成本、高效率的發電廠。
然而,想法的合理並沒有讓實驗的順利成為理所應當。由於實踐過程中無法估算出葉綠體對電池效率造成的影響,因而這一發電想法最終也就不了了之了。
在那之後,雖然科學家另辟蹊徑,有嘗試過從菠菜葉中找出能開發植物電池的可能性,但最終也因為技術問題,沒有讓能達到30%的太陽能轉化效率成為可能。
雖然說,近幾十年的那些利用植物來獲取能量的實驗大多都失敗了,但是在這些實驗的背後,我們依然可以發現植物電池的潛力是十分巨大的。
可見,人們在這一領域當中無法進步的原因,其實 並非是理論不能突破,而是技術得不到支持。 而這些種種,才使得今年我們的植物轉化能量實驗這麽的引人關註。
可以說,如果我們能在理論無錯,實驗正確的情況下打造出真正的植物水伏發電,很可能將在這個領域形成開天辟地般的貢獻。誰能想到,小小的不起眼的植物,居然能成為作用極大的發電原材料。
植物發電是人類科技的結晶
植物果真能產生如此巨大的能量效益嗎?原來,在這一切的背後,最離不開的主要是就是蒸散作用以及水伏發電,可以說為了能夠實作植物的能量轉化,二者都是缺一不可。
那麽,蒸散作用到底指的是個什麽東西呢?原來,這說的就是 植物內部的水分會透過根部不斷的向頂端移動,而這些水分在到達葉片或者花花朵後便會蒸發出去。
在這個過程中,蒸散的效率不僅會受到外界環境的影響,還會根據植物本身的狀態進行適當的調節與控制。
而中國科學家在此前的研究當中,就發現如果將全球的植物都算起來的話,它們在經過蒸散作用後, 每年幾乎都能產出67.5太瓦時的電力能源。
也許這個數據並不能使你感到震驚,但如果進行換算的話,一定會讓你驚掉大牙,原來,每太瓦時就等於十億千瓦時,相當於1億度電。
所以說,植物發電這一領域是當之無愧的潛力股,可就像我們前面所說的那樣,想要完成這一步,其實還需要將 水伏與植物進行連線 。
那麽什麽又是水伏發電呢?據了解,水伏發電其實是近年來形成的新興發電技術,這種技術會利用到微觀世界狀態下的材料, 讓水滴、水蒸汽以及濕度等指數相互作用,最終讓水中的能量變成電力。
其實在此之前,我們就 利用石墨烯材料提取出了液體, 而這些物質在透過水面時便會產生電場,從而形成電力。只不過,這種發電的效率卻非常差強人意,根本無法形成有效的產業。
而中國在今年取得的新成就,則是在這一領域當中拓寬了賽道。原來, 這次研究人員是 將鈦網電極緊貼荷葉片, 用以充當陰極,隨後再將鈦針電極深入根莖,用以充當陽極。
而等到這幾樣事物構建出完整的LTG器件時,便讓植物發電成為了可能。並且由於 植物24小時都在不斷的進行蒸散作用,所以這也就意味著發電也就可以持續整整一天了。
只不過,當下仍然有一些現實問題阻礙著效率的提高,一方面, 單片葉子的發電效率並不理想, 另一方面,咱們的能量采集與匯聚系統,也就是 硬件還可以有更大的發展空間。
但無論怎樣,我們都為植物發電提供了新方向,如果在未來這項技術能得到相應的支持,也許咱們真的能靠著植物發電來建立起完善的智能電網。
千年前的人類不敢想象世界上會出現汽車這種事物,但這就是發生在每一個現代人眼前的事實。當下也許也有人質疑植物發電的有效性,但實踐其實會在以後證明一切。
植物與科技的結合將潛力無限
明明使用先進的科技來實作發電,已經是人類熟能生巧的一項技術了,那麽我們為什麽還要沈浸於生物發電領域呢?原來,人類科技雖好,但生物發電能產生的效益更是一本萬利。
眾所周知,由於中國幅員遼闊,國土廣袤,所以社會對電力能源的需求量也是極大的。而這,其實也就促使 中國形成了多途徑發電 的現實情況。
目前,中國最主要的發電方式依然是火力發電,這種模式會利用煤、石油、天然氣等燃料燃燒產生的熱能來轉化電力。數據顯示,中國2022年的火力發電量占到了全國發電量的66.6%。
只不過,將目光只放在火力發電上的國家,實際上是沒有未來可言的,更何況我們還有著2060年以前實作碳中和的偉大目標,因此,咱們在此之外,還探究出了諸如 水力、光伏、風力、核能 等途徑的發電模式。
根據計算,其實 中國非化石能源發電量已經達到36.2%, 並且這一占比還在不斷的上升,而這也就意味著,咱們各類清潔能源的發電量也是在逐年上高的,這對於中國的碳中和目標是有著非常重要的意義。
可是,水力發電畢竟需要建設水電站,光伏發電也需要使用到相應的半導體材料,風力發電更是需要制作關鍵的葉片。因而,使 用清潔能源發電的成本還是比較高的。
而在這種情況下,利用植物、微生物等物質進行發電也就有了緊迫的需求。當下,中國的周順桂教授就與團隊探究這植物發電是否具有普遍性。
據了解,雖然該實驗目前還屬於早期階段,還有眾多沒有被實驗到的植物,但僅依靠已有的數據就可以證明,利用植物發電完全是可以走的一條康坦大道。
而一旦等實驗得到完美有效的證實,咱們未來也許只需要制造相應的電力收集與儲存材料就可以了,畢竟植物本身的成長是生生不息的。
並且,只單單利用植物進行發電的話,甚至都不足以滿足我們。原來,咱們還將發電的想法帶到了微生物界。實際上, 利用合成微生物組等物質來搞生物光伏 的理論,在2019年時就得以實踐了。
所以比起植物發電,也許為生物發電已經走了很遠很遠了,現如今,中國就存在至少一台這樣的生物光伏原型裝置。不難發現,其實世界上留給我們的發電途徑已經不多了。
在未來,無論我們是沈下心來研究已有的發電模式,還是探究未知的發電模式,其實都有著很光明的前途。雞蛋沒必要放在同一個籃子裏,而無論哪一種新型發電模式能夠得到突破,咱們能收獲的效益都是不可估量的。
也許用植物、微生物發電在如今看來還有點科幻的意味,但隨著理論與實踐的成熟,這類技術會福澤整個人類社會其實將會是必然的結果。
資訊來源:
百度百科
中國科學報2024-09-23研究發現綠葉蒸散可誘導水伏發電
新華網2024-08-02水滴還能這樣發電 解鎖水伏發電技術新模式
科普中國2018-04-11「植物電池」:純天然的植物能源