亚洲欧美久久一区二区,天天色综合1,亚洲宅男天堂a在线,国产乱来视频,国产成人精品亚洲午夜麻豆,a视频网站,在线观看a视频

英國出版的Chemical Society Reviews(《化學學會評論》)雜志曾以封面形式報道了這一發(fā)現(xiàn)，圖為該雜志當期封面圖。

　　在很多科學家看來，樹葉是利用太陽能的“高手”。如果人類能造出“樹葉”，或許能源問題就能得到根本性解決。

　　美國科學家丹尼爾·諾切拉(Daniel Nocera)日前在第241屆美國化學學會的年會上宣布了其研究小組的最新進展——一種廉價高效的“人工樹葉”。他在報告中說：“將一加侖水和人造樹葉放置在陽光下，可以提供發(fā)展中國家一個家庭一天的基本用電。”這個發(fā)明引起了科學界乃至世界各國主流媒體的關注——它被認為是人類尋找替代能源的征程中一個里程碑式的發(fā)明，甚至有人認為這片小小的“樹葉”可能將徹底解決未來的能源和與之相關的環(huán)境問題。

　　“人工樹葉”簡介
　　“人工樹葉”是一種如撲克牌大小的片狀材料，使用方法也非常簡單：將它放在水中，暴露在太陽光下，即可將水有效地分解為氧氣和氫氣，這些氣體再被輸送到一個分離的燃料電池中儲存并發(fā)出電力。

　　原理：電解水的過程
　　在說“人工樹葉”之前，先讓我們來了解一下自然界的樹葉是怎么工作的。我們知道，植物是通過光合作用獲取生長所需的能量的。這其中的原理非常復雜。簡單地講，樹葉中有兩套系統(tǒng)：光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)II。光系統(tǒng)Ⅰ負責吸收二氧化碳，生成植物生長需要的有機物。光系統(tǒng)II負責吸收太陽光，并將水分解為氧氣，同時產(chǎn)生質(zhì)子和電子。事實上，地球上95%的氧氣來源于這一過程，而產(chǎn)生的電子和質(zhì)子將會參與到與二氧化碳的反應中，從而生成淀粉及糖類有機物用于植物生長。當然，這中間還涉及許多復雜的生化反應過程，在這我們不再詳細敘述。
　　與我們這一主題相關的是光系統(tǒng)II。在這一過程中，最關鍵、最復雜、也是最困難的過程就是將水分解為氧氣。而在諾切拉教授的報告中提及的“人工樹葉”，其核心正是模仿了樹葉的這一過程——通過一種化學催化材料，將水在一定的電壓下高效地電解為氧氣，同時產(chǎn)生質(zhì)子和電子；產(chǎn)生的質(zhì)子與電子可以結合，生成氫氣，提供一種清潔的能源。在這一過程中所需的電力，將由硅太陽能電池供給。
　　看了上面的介紹，也許有些人會有點失望，所謂“人工樹葉”原來就是電解水啊，這不就是我們在高中化學時就學過的反應嗎！簡單講，不就是用太陽能發(fā)電，再用電解水制氫氣和氧氣，然后再用氫氣和氧氣通過燃料電池來發(fā)電。
　　其實，諾切拉教授發(fā)明的核心就在于他們發(fā)現(xiàn)了高效廉價的電解水的電極催化材料，從而使得這一過程的經(jīng)濟性大大增加，讓規(guī)?；瘧贸蔀榭赡?。事實上，關于“人工樹葉”的研究可以追溯到十多年前，但由于往往利用鉑、釕等貴金屬作為催化材料，而且壽命短暫，因此很難進一步進行規(guī)模化應用。而諾切拉的研究小組則采用相對廉價的鈷、鎳等金屬化合物以及磷酸鹽作為電極催化材料，不僅催化效率遠高于傳統(tǒng)材料，而且壽命更長、更穩(wěn)定，使成本大大降低。

　　核心：高效的儲能方法
　　我們知道，現(xiàn)在太陽能電池已經(jīng)得到了很大發(fā)展，但其最大的問題是缺乏持續(xù)性——只有白天或者光照條件好的情況下才可以發(fā)電，到了晚上或陰雨天，不僅無法產(chǎn)生電力，那些在白天產(chǎn)生的電力也不能儲存。也就是說，如果不能即時使用，就會浪費掉。
　　而“人工樹葉”則有效地解決了這個問題。白天，將太陽能電池產(chǎn)生的電力通過電解水轉化為氫氣和氧氣，作為化學能儲存起來；晚上或陰雨天，又可以隨時通過燃料電池將儲存的化學能轉化為電能。
　　或許很多人會問，為什么我們要通過這么復雜的一種方式儲存太陽能電池所發(fā)出的電力呢，我們有非常成熟的電池或其他方式??！事實上也確實有人在這么做。但問題的關鍵在于“人造樹葉”有其他方式無法比擬的優(yōu)勢。
　　首先，“人造樹葉”的儲能效率非常高。舉個例子，電池的能量密度只能達到約0.1-0.5MJ/kg，超級電容器僅為約0.01MJ/kg，而氫氣的能量密度卻高達140MJ/kg。通俗點說，同樣質(zhì)量的氫氣儲存的能量是電池的1400倍，是超級電容器的14000倍。利用氫氣化學儲能的優(yōu)勢是多么明顯??！其次，在這一過程中，所消耗掉的僅僅是水，因此也被形象地稱為“水燃料”。事實上，即使是這些水在隨后的放電過程中也會被再生出來，因此這一過程所需的僅僅是太陽光照而已。講到這里，我想讀者應該了解了：“人工樹葉”并非一種新的獲取能源的方式，其核心是一種高效的儲存能源的方法。

　　未來：發(fā)展空間無限
　　在為這一發(fā)明興奮的同時，我們還應該清醒地意識到，所謂的“人工樹葉”其實還存在著較大的局限性。首先，“人工樹葉”并未真正實現(xiàn)自然界早已運行上億年的樹葉的全部功能，它僅僅模仿了樹葉中光系統(tǒng)II中的局部功能。其次，它的運行也要依賴太陽能電池和燃料電池來完成。再次，它還需要新型的廉價的壓縮氣體系統(tǒng)以儲存所產(chǎn)生的氫氣和氧氣，然后用于發(fā)電。因此，要把這一發(fā)明真正規(guī)?；瘧眠€有很長的路要走。
　　即便如此，我們?nèi)匀豢梢钥吹竭@一發(fā)明在未來發(fā)展的廣闊前景。正如前面所講，這一發(fā)明的核心在于將電能高效地以氫能的形式儲存起來。因此，其電力的來源也將不會僅局限于太陽能電池，也可以是風能、地熱能、核能，甚至化石燃料的化學能等。比如說，很多人參觀風力發(fā)電廠時會奇怪為什么有些風機并不運轉，這并不是因為我們有太多的電力了，而是因為電網(wǎng)無法承受這些多出來的電力。據(jù)報道，由于無處儲存，僅在美國，去年一年就損失了25TWh的風機潛在電力。而這一發(fā)明無疑將為解決這個問題提供新的途徑。
　　“人造樹葉”還有很大的發(fā)展空間。也許在不遠的將來，“人造樹葉”也能兼具光系統(tǒng)Ⅰ的功能：通過合適的化學反應，讓“人造樹葉”吸收二氧化碳生成有機物。在如今地球已不堪重負的今天，將廢棄有害的二氧化碳通過這種類似于光合作用的方式轉化成對人類有用的有機物(如糖、醇類等)，將是多么偉大的發(fā)明啊！