声明:本文内容均引用权威资料结合个人观点进行撰写,文末已标注文献来源及截图,请知悉。
在化石能源、非化石能源之外,居然还存在 植物发电 的可能性!目前, 我国研究团队就在做着相关实验 ,希望让植物发电从理论成为可能,并最终得到量化。那么他们能否能做到这一点吗?
植物发电是什么原理?这次中国团队实现了哪些突破?探索植物发电的性价比高吗?
中国让植物发电从理论走向实践
人类之所以能成为地球霸主,其实是与自身的智慧有很大的关系。而在最近,我国的科学家居然就探索出了 用植物来转化能量 的可能性。那么这到底是怎么一回事呢?
原来,就在今年的9月24日,香港方面的【南华早报】便报道出了一则,关于 国内科学家可以利用植物活叶来转化可持续能源的消息。
据他们所说,这一次在理论上实现突破的团队,其实是由 福建农林大学 周顺桂教授带领的。而他们整个团队研究的主要对象,就是 植物蒸腾过程中的水伏效应 。
据了解,其实世界各国很早以前就开始开发各类 水伏器件 了,但是由于这些器件的作用物是外部水源,并且时常还要受到水资源蒸发的限制,所以也就导致了各类器械的能量转化效率是非常低下的。
然而,这些不可抗力并没有难倒我国的研究团队。众所周知,植物的成长是离不开蒸腾活动的,而植物们通过这种反应,最终甚至形成了地球陆地上最大的水通量途径之一。
数据显示, 植物所形成的蒸散量甚至占到了全球的八成以上。 因此,如果没有意外的话,咱们一旦通过产电验证实验、原位电学测试等实验,证明了 植物活叶蒸腾作用诱导发电的可能性 。
这种利用植物来转化人类社会所需能量的活动,就会有梦想成真的可能。
不过,其实利用植物来转化能量的想法并非新时代的产物。实际上,早在上世纪80年代,英国的某位钟表匠便突发奇想的利用柠檬发出了电力。
而在那之后,也有越来越多的科学家获得了启发,据了解,当时的人们就希望 通过植物来提取空气当中的氢气以及氧气,并凭此来打造一个低成本、高效率的发电厂。
然而,想法的合理并没有让实验的顺利成为理所应当。由于实践过程中无法估算出叶绿体对电池效率造成的影响,因而这一发电想法最终也就不了了之了。
在那之后,虽然科学家另辟蹊径,有尝试过从菠菜叶中找出能开发植物电池的可能性,但最终也因为技术问题,没有让能达到30%的太阳能转化效率成为可能。
虽然说,近几十年的那些利用植物来获取能量的实验大多都失败了,但是在这些实验的背后,我们依然可以发现植物电池的潜力是十分巨大的。
可见,人们在这一领域当中无法进步的原因,其实 并非是理论不能突破,而是技术得不到支持。 而这些种种,才使得今年我们的植物转化能量实验这么的引人关注。
可以说,如果我们能在理论无错,实验正确的情况下打造出真正的植物水伏发电,很可能将在这个领域形成开天辟地般的贡献。谁能想到,小小的不起眼的植物,居然能成为作用极大的发电原材料。
植物发电是人类科技的结晶
植物果真能产生如此巨大的能量效益吗?原来,在这一切的背后,最离不开的主要是就是蒸腾作用以及水伏发电,可以说为了能够实现植物的能量转化,二者都是缺一不可。
那么,蒸腾作用到底指的是个什么东西呢?原来,这说的就是 植物内部的水分会通过根部不断的向顶端移动,而这些水分在到达叶片或者花花朵后便会蒸发出去。
在这个过程中,蒸腾的效率不仅会受到外界环境的影响,还会根据植物本身的状态进行适当的调节与控制。
而我国科学家在此前的研究当中,就发现如果将全球的植物都算起来的话,它们在经过蒸腾作用后, 每年几乎都能产出67.5太瓦时的电力能源。
也许这个数据并不能使你感到震惊,但如果进行换算的话,一定会让你惊掉大牙,原来,每太瓦时就等于十亿千瓦时,相当于1亿度电。
所以说,植物发电这一领域是当之无愧的潜力股,可就像我们前面所说的那样,想要完成这一步,其实还需要将 水伏与植物进行连接 。
那么什么又是水伏发电呢?据了解,水伏发电其实是近年来形成的新兴发电技术,这种技术会利用到微观世界状态下的材料, 让水滴、水蒸汽以及湿度等指数相互作用,最终让水中的能量变成电力。
其实在此之前,我们就 利用石墨烯材料提取出了液体, 而这些物质在透过水面时便会产生电场,从而形成电力。只不过,这种发电的效率却非常差强人意,根本无法形成有效的产业。
而我国在今年取得的新成就,则是在这一领域当中拓宽了赛道。原来, 这次研究人员是 将钛网电极紧贴荷叶片, 用以充当阴极,随后再将钛针电极深入根茎,用以充当阳极。
而等到这几样事物构建出完整的LTG器件时,便让植物发电成为了可能。并且由于 植物24小时都在不断的进行蒸腾作用,所以这也就意味着发电也就可以持续整整一天了。
只不过,当下仍然有一些现实问题阻碍着效率的提高,一方面, 单片叶子的发电效率并不理想, 另一方面,咱们的能量采集与汇聚系统,也就是 硬件还可以有更大的发展空间。
但无论怎样,我们都为植物发电提供了新方向,如果在未来这项技术能得到相应的支持,也许咱们真的能靠着植物发电来建立起完善的智能电网。
千年前的人类不敢想象世界上会出现汽车这种事物,但这就是发生在每一个现代人眼前的事实。当下也许也有人质疑植物发电的有效性,但实践其实会在以后证明一切。
植物与科技的结合将潜力无限
明明使用先进的科技来实现发电,已经是人类熟能生巧的一项技术了,那么我们为什么还要沉浸于生物发电领域呢?原来,人类科技虽好,但生物发电能产生的效益更是一本万利。
众所周知,由于我国幅员辽阔,国土广袤,所以社会对电力能源的需求量也是极大的。而这,其实也就促使 我国形成了多途径发电 的现实情况。
目前,我国最主要的发电方式依然是火力发电,这种模式会利用煤、石油、天然气等燃料燃烧产生的热能来转化电力。数据显示,我国2022年的火力发电量占到了全国发电量的66.6%。
只不过,将目光只放在火力发电上的国家,实际上是没有未来可言的,更何况我们还有着2060年以前实现碳中和的伟大目标,因此,咱们在此之外,还探究出了诸如 水力、光伏、风力、核能 等途径的发电模式。
根据计算,其实 我国非化石能源发电量已经达到36.2%, 并且这一占比还在不断的上升,而这也就意味着,咱们各类清洁能源的发电量也是在逐年上高的,这对于我国的碳中和目标是有着非常重要的意义。
可是,水力发电毕竟需要建设水电站,光伏发电也需要使用到相应的半导体材料,风力发电更是需要制作关键的叶片。因而,使 用清洁能源发电的成本还是比较高的。
而在这种情况下,利用植物、微生物等物质进行发电也就有了紧迫的需求。当下,我国的周顺桂教授就与团队探究这植物发电是否具有普遍性。
据了解,虽然该实验目前还属于早期阶段,还有众多没有被实验到的植物,但仅依靠已有的数据就可以证明,利用植物发电完全是可以走的一条康坦大道。
而一旦等实验得到完美有效的证实,咱们未来也许只需要制造相应的电力收集与存储材料就可以了,毕竟植物本身的成长是生生不息的。
并且,只单单利用植物进行发电的话,甚至都不足以满足我们。原来,咱们还将发电的想法带到了微生物界。实际上, 利用合成微生物组等物质来搞生物光伏 的理论,在2019年时就得以实践了。
所以比起植物发电,也许为生物发电已经走了很远很远了,现如今,我国就存在至少一台这样的生物光伏原型装置。不难发现,其实世界上留给我们的发电途径已经不多了。
在未来,无论我们是沉下心来研究已有的发电模式,还是探究未知的发电模式,其实都有着很光明的前途。鸡蛋没必要放在同一个篮子里,而无论哪一种新型发电模式能够得到突破,咱们能收获的效益都是不可估量的。
也许用植物、微生物发电在如今看来还有点科幻的意味,但随着理论与实践的成熟,这类技术会福泽整个人类社会其实将会是必然的结果。
信息来源:
百度百科
中国科学报2024-09-23研究发现绿叶蒸腾可诱导水伏发电
新华网2024-08-02水滴还能这样发电 解锁水伏发电技术新模式
科普中国2018-04-11「植物电池」:纯天然的植物能源