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点一盏植物电灯

2017-12-26王媛

红领巾·探索 2017年12期
关键词:弗雷德里克路灯燃料电池

王媛

让植物为公路上的路灯供电?甚至还要制造一个“电花园”?嘿,这是魔法,还是科幻电影中的场景?孤陋寡闻了吧。听说,科学家们早就把植物体内自然产生的电流转化成了能源。而他们现在要做的就是,走出实验室,将“植物电池”(植物型微生物燃料电池)应用在生活中!他们能成功吗?快和我一起来见证吧!

见证奇迹

亲爱的“红粉”们,现在,我们位于荷兰东部,在连接埃德市和瓦赫宁根市的一条公路上。夜幕刚刚降临,在预定的七点钟,公路边护栏上的路灯唰地一下全亮了。我和在场的所有工作人员都兴奋地跳了起来!与此同时,对讲机里传来声音:“‘电花园成功启动!再重复一遍,‘电花园成功启动!”所有人都激动不已,哈哈,植物电池的应用大获成功啦!

秘密基地

他们是怎样让路灯和“电花园”同时亮起来的呢?我對这个问题很好奇,便央求现场的弗雷德里克研究员带我去看看他们的秘密基地。弗雷德里克欣然同意了我的请求,带着我走了一段儿就停了下来。在路灯的照射下,我看到路边有一大片茂盛的水生植物,仅此而已。难道,这就是基地的全部?

看着我疑惑的神情,弗雷德里克给我了一个手电筒,让我看看植物的下方。我猫着腰仔细查看才发现,茂密的水生植物之间竟然拉着电线和电极,而电线则被引向公路。弗雷德里克告诉我,在这片100平方米的水生植物园里,一共有400个“植物电池”,真正的功臣就是它们,是它们供给了路灯电能!而“电花园”也一样,那里也有400个“植物电池”,它们能够给300个发光二极管供电,从而让整个花园都亮起来!

可再生电源

哎,我这会儿真是懊悔当年没有好好学习,所以,现在对于“植物电池”是一点儿都摸不着头脑,搞不懂这些植物是怎么产生电流的。“植物电池”作为微生物燃料电池的一种,和普通的燃料电池又有什么区别呢?

弗雷德里克研究员不得不给我恶补了一下物理知识。原来,普通燃料电池内部是由化学反应产生电流,利用的是氢的氧化作用。而微生物燃料电池,利用的则是微生物(细菌)的自然化学反应来产生电流。拿“植物电池”来说,植物在进行光合作用的过程中,会产生比自身所需更多的糖,这些多余的糖会被周边的土壤回收和分解,并释放出质子和电子。研究人员利用这一点,将电极放入土壤,从中捕获电子来发电,这样一来,只要植物在生长,就会持续产生电力。

那,研究员的具体操作步骤是怎样的呢?弗雷德里克解释说,他们首先是在温室中栽培这些植物,然后,把它们移植到一个60多平方厘米,装有电极的塑料容器中,最后,再把塑料容器放到秘密基地里。

发展前景

边走边聊,我们已经来到了人类史上的第一个“电花园”。真不可思议。花园小道一边是茂盛生长的水生植物,一边是整齐排列的散发着橘黄色柔和光线的LED灯,它们将整个花园衬托得如童话王国一般。

当我问到“植物电池”的发展前景时,弗雷德里克介绍,这项技术的最大优势就在于,它是绿色的可再生能源,这种能源由植物提供,可一直用到植物生命终结的那一天。但劣势是,“植物电池”的产能比较小,1平方米的“植物电池”只能产生0.2瓦的功率,供应一个LED灯泡所需的电能。原来,我们之所以看到植物与植物之间用电线和电极相互连接,是因为只有这样做,才能产生足够的电能呀!

弗雷德里克对“植物电池”的前景非常乐观,因为,他们已经在尝试通过改变植物种类、增加细菌种类和调整电极材料等方法来增加“植物电池”的产能。在不久的将来,“植物电池”将被广泛应用于LED灯、无线热点、手机充电器等,而大面积的“电花园”还可以种到屋顶上去,这样,既能为办公大楼提供额外电力,还可以发挥屋顶植物隔热、储水和美化的功能。

更长远一点儿的目标,就是在潮湿的自然地带,大范围地生产绿色能源,譬如稻田、红树林和泥炭沼泽。这样一来,“植物电池”这一新的清洁能源就能给电力匮乏地区的人们带去福音!

知识彩虹糖

目前,很多国家的实验室都在研究,如何从电子和细菌的相互作用中获取利用价值。已走出实验室的科研成果有:荷兰瓦赫宁根大学研究人员研发的植物灯,以色列科学家发明的处理污水的装置,法国里昂科技公司利用细菌发出电信号的微生物传感器。

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