人造叶子的威力

今年4月初，美国化学学会第245次全国会议上，麻省理工学院的科学家Daniel Nocera领导的研究小组展示了一项最新的研究成果：一片神奇的“人造叶子”。它可以在脏水环境中实现能量制造，为地球能源枯竭问题提供了新的解决方案。

这片扑克牌大小的叶子制造能源的原理很简单，它内含一块薄薄的薄硅片，里面排列着众多交错的微小水流管道，有太阳的时候，当水流过树叶时，叶子中枢茎秆系统就会启动电解程序，依靠催化剂产生化学反应把水进一步分解成氧和氢，这时只需要将氢气储存起来，便可转变成燃料电池所需的电能，实现“零排放”。

美国克利伯克大学能源研究教授Nathan S. Lewis认为，要想避免极具破坏性的全球变暖，人们至少要生产超过10万亿瓦的无碳清洁能源，而太阳能正是拯救能源危机的关键，因此人造叶子有可能成为能源革命的一个突破点。

在这次报告会上，Daniel Nocera亦表示，拥有了这项技术，人们可以随时随地在家里的屋顶自己发电，政府也不用再为汽车排放问题而烦恼了。事实上，相比起2011年他们首次人造叶子版本，如今已经克服“在纯净水的环境中工作”这一苛刻条件了。

值得关注的是，该装置所需的材料价格也比之前任何一个版本都要实惠。1972年，日本学者藤岛昭首次提出人造叶子的概念。而美国可再生能源实验室的约翰.特纳博士，是第一位将“人造叶子”变为现实的科学家。当时他研制的人造叶子约火柴盒大小，效率是植物叶子的12倍，但由于需要用到砷化镓——一种极其昂贵的元素，这使得人造叶子的批量生产遭遇极大的困难，在全球范围内推广的计划也进展缓慢。

用Daniel的话来说，这一次技术的突破意味着全球廉价电力来源的愿景快要实现了，“这项技术对于发展中国家的人们来说更是福音，现在世界上还有很多地方不能获得稳定的电力来源。得益于这项技术，相信在不久的将来，印度和非洲的一些村庄就可用上负担得起的基本电力设备”。

事实上，中国科学家也一直在进行这种类似的研究，2010年，上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室在美国科学学会上“人造叶子”的最新研究成果，利用中国特有的植物——打碗碗花，研究出一种类似的产品。遗憾的是，这些成果最终都没有进入实用领域，不是因为造价太昂贵，而是因为性能不稳定、二期易锈蚀。

但也有人认为，“人造叶子” 仅仅模仿了树叶中光系统中的局部功能，并未真正实现自然界运行上亿年的树叶的全部功能，而且该系统的运行要依赖太阳能和燃料电池来完成，有其局限性。新型的廉价的压缩气体系统以储存所产生的氢气和氧气也有待开发。要把这一发明真正规模化应用还有很长的路要走。（文/高敏仪 杜淑婷）