植物“发电”是否可行

植物“发电”是否可行

在能源匮乏的今天，科学家们正在从各方面千方百计地寻找新的能源。1981年，英国基得明斯特市的一名钟表匠托尼·埃希札提出了一个极为大胆的新设想———用植物发电。他做了一个十分简单的试验，用一个柠檬，在末端插入两个电极，二根由锌制成，另一根为铜线，然后把两个电极与小型钟表电动机的电路相连，结果，令人吃惊的现象出现了，电针的指针开始正常走动，就像接上电源那样，这个柠檬中的能源，足足使钟走动了5个月。

埃希尔的实验证明，植物中蕴含着能量可以发电，一个柠檬就可以充当一个植物电池。虽然用这种方法并没有很大的实际应用意义，但它无疑为用植物电池产电和贮存电能作了最初的简单尝试，使许多科学家专心致力于这项具有光辉前景的研究。

不久之后，美国加利福尼亚大学的索莫杰伊教授，进行了一系列颇有实际意义的实验。他提出：工业上从水中提取氢气和氧气需要耗用大量的电能，而植物的绿叶可以利用阳光将水分解成氢和氧，如果制造出一种能利用太阳能的“电子叶”，等于找到了一个不可估量的发电工厂。他采用了一个十分巧妙的方法，用一块氧化铁粉制成的催化板，板中掺入了一些特殊的杂质，而且还分别用镁原子和硅掺杂形成“PN”型半导体结盘形板，将它浸在可导电的硫酸钠溶液中，当阳光照射时，就在两极之间产生电流，并开始将水分解成氢和氧。但用这种方式还存在着很大的问题，比如掺镁的盘面经过8小时后由氧化铁渐渐变为氧化亚铁而降低催化作用，离真正进入应用阶段还有很大距离。

几乎与此同时，美国俄亥俄州立大学的生物化学家伊丽莎白·格洛丝及其同事，对植物发电的课题进行了正规而又深入的研究。他们把活细胞成分和人工合成的生化制品合起来，制成一种巨大的特殊叶细胞。这是一个十分复杂的过程，他们先利用从叶绿体中仔细分离出来的颗粒，成功地制得以植物为基础的光电池，而后又根据叶绿体进行光合作用的原理，制成了以完整的叶绿体为基础的电池，因为完整叶绿体比较容易从植物组织中分离出来。

格洛丝把叶绿体涂在微型过滤薄膜上，用这种薄膜来分割两种溶液。一种溶液中含有释放电子的化学物质，另一种溶液包含有电子受体。当光线透过电子受体溶液照射到叶绿体上时，两者都受到激发，电子从释放电子的溶液中通过叶绿体进入电子受体溶液。结果他们发现，由于某些电子受体分子对光非常敏感，因此，哪怕是使用死的叶绿体也会产生电压。研究者根据覆盖在薄膜上的叶绿体面积，计算出总光能中立即转化为电的最多只有3%左右，其中叶绿体提供的约占2／3。显然，上述的数字很不理想，用植物电池生产电在理论上似乎应该是行得通的，那么问题在哪儿呢？

也许主要的原因有两个。首先，要精确测出叶绿体对电池的效率究竟起多大作用是很困难的，因为“植物电池”中的生物系统和化学系统很可能是协同动作的。也就是说，整体的效率要比各个单个系统的作用简单相加起来的效率大。更重要的是，这种电池还能贮存大量光能，因而测量瞬间能量转换效率会造成错误的影响。

利用植物发电的研究正陷入重重的困难之中，但“植物电池”的优越性是不言而喻的。它比传统的光电池还要有用，因为光电池只有在光线照射下才会产生电能，而植物电池在连续照光半小时后，在黑暗中还能继续保持电压1小时之久，所以在今天导致越来越多的科学家们对它产生了更加浓厚的研究兴趣。