怎样利用光合作用发电

K12教育作者 / 智创资讯 / 2026-08-04 22:54
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其实,近年来法国与其他地中海沿岸国家一道,积极开展了植物发电的试验研究。可以说要不了多久,科学家们就能把这样的发电厂从实

其实,近年来法国与其他地中海沿岸国家一道,积极开展了植物发电的试验研究。可以说要不了多久,科学家们就能把这样的发电厂从实验室里搬出来,为人类提供新的绿色能源。 法国环境与能源控制研究人员克里斯托夫·巴雷说,广大地中海地区盛产各类生有刺茎的菊科植物,这些野生植物往往可以长到3米多高,经法国、西班牙等国研究证实,这些植物产生的能量远远高于它们成长所消耗的能量,完全可以作为新能源得到大力开发。由于单纯靠野生菊科植物还远不能满足发电的需要,所以法国正在大规模人工种植这类植物。 至于植物发电的原理,科学家是这样解释的:植物的光合作用是众所周知的,但以往我们只知道绿叶在光合作用的过程中会吸收二氧化碳,放出氧气。然而,科学家做过一个有趣的实验:他们利用绿叶在早晨八九点钟太阳光照射下的光电效应,用一个特定的仪器和灵敏度极高的微型电流表竟然测出15微安的电流。虽然15微安的电流极其微小,但如果绿叶受光面积增大,则绿叶所发的电流也可增强。从这一实验得到的启发是,绿叶可以发电。 科学家们进一步对这实验进行了探讨。他们发现,绿叶的光电作用和光合作用是同时发生的。当太阳光照射到绿叶上时,绿叶就能吸收光能,并且从水分中夺取电子。这些夺取来的电子不断地自由活动并且渐渐聚集起来。如果让这些电子在自由活动前就用固定的电场使这些电子定向移动就能形成电子流,这就是绿叶电流。 树叶的面积微小,但一棵大型的樟树或梧桐树约有20多万片树叶,如果把这样一棵树的叶片都摊开来计算,那么叶绿体的总面积可达23000平方米,按能量换算,可相等于覆盖36亩土地的巨型太阳能转换站。要是几棵树或一片树林呢?尽管除去损失的能量,其发电能力将是十分可观的。

光合作用发电,也称绿叶发电。

植物的绿叶,被人们称为"绿色工厂"。在阳光的照射下,绿叶中的叶绿体能利用空气中的二氧化碳和从土壤吸收的水分,制造出自己需要的养料,同时放出氧气,这就是植物的光合作用。

科学家们做过这样一个有趣的实验:利用绿叶在早晨八九点钟的太阳光照射下的光电效应,用手中特定的仪器和灵敏度极高的微型电流表,竟测出了植物进行光合作用时产生了15微安的电流。

这15微安的电流,在电的家族中虽然极其微小,不足挂齿,但这给科学家们带来希望的曙光。

如果将绿叶受光面积增大,绿叶的电流不就可以增加吗?也就是说,利用绿叶可以发电。

继而,科学家们研究发现,绿叶的光合作用,实际上是通过一系列电子传递来实现的。

当太阳光照射到绿叶上时,绿叶的就能吸收光能,并且从水分子中夺取电子。这些夺取来的电子不断地自由活动并且渐渐聚集起来。如果让这些电子在自由活动前,就用固定的电场使其定向移动,就可以形成电流,这就是绿叶电流。

为此,科学家们进行了大量试验,以求获得成功的契机。

科学家们作了这样一个实验,从菠菜叶内提取的叶绿体与卵磷脂混合,涂在透明的氧化锡结晶片上,用它作为正极安装在一个透明的电池中,在阳光下竟产生了电流。这种电池能将30%的太阳能转变成电能,而目前普通太阳能电池却只有10%的能量转换率。

美国科学家已人工合成出一种能够模拟光合作用过程的分子,从而在实验室中制造出能直接以太阳光进行"充电"的"分子电池"。

分子电池经测定,电压为1.5伏,就像平时使用的普通干电池。其光―电转换效率是目前采用的太阳能电池的4倍,电保存时间是目前的8倍。

科学家们利用计算机模拟技术对几十种人工合成的"叶绿素变体"进行了评价研究,从中筛选出符合要求的"电池分子",然后就大量复制这种分子。

分子电池体积很小,其工作状态为固态,这将有助于结合到现有的高密度电子线路中心去。

日本科学家落合教授。普利用比晴朗的中午稍微弱一点的光,照射含有叶绿素的人工膜,获得了12微安的电流。

目前,距离叶绿体发电的实用阶段,虽然为期尚远,但叶绿体发电的优越性,是其它的太阳能利用方法所望尘莫及的。它不管晴天还是阴天,都能利用太阳光能。这样,只要在房顶上覆盖一层含有叶绿素的人工膜,一年四季都能利用太阳能来发电。

绿叶发电,真正做到了无尘无污染无噪声,是最富生命力的,充满着诱人的前景。

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