回归自然寻找新能源
文 豪
大自然是神奇的,除了提供包括人类在内一切生物的饮食,更是默默指引着生命体繁衍进化。只有遵循游戏规则才能生存,这对于自诩为高等动物的人类也是一样,在能源危机与环境问题日益严峻的今天,只要人类肯谦逊的低下头,收敛自己的行为,大自然仍然不会吝惜向屡屡惹祸的人类张开宽容的怀抱,诸多灵感随之向人类涌来。
尤其在能源领域,众所周知,科学家们一直以来都在寻找一种绿色的可替代能源,这是一种最直接的解决能源危机办法。潮汐能、风能等受地域局限,而氢能具有清洁、高效、可再生的特点,受地域限制小。但是如何才能低能耗、少污染的制备氢能呢,科学家们在试着借助自然界呈现给我们的方式解决这一问题--生物制氢,结合暗发酵和光发酵制氢技术,以厌氧细菌和光合细菌为发酵菌种,以富含碳水化合物的工农业废弃物为原料,低成本低污染似乎暗示了该技术形成产业的发展潜力。06年由哈尔滨工业大学任南琪教授承担的国家“863”计划“有机废水发酵法生物制氢技术生产性示范工程”,在哈尔滨国际科技城——日产1200立方米氢气生产示范基地一次启动成功。
而另一种新能源--太阳能,以高纯硅为原料,成本投入巨大,发展道路也是崎岖不平,但自然界用他自己的方法让人们再次看到了希望,被06年美国《心理绒毛》杂志称为模仿自然的十大技术之一--利用仿生学手段制备太阳能电池,极大的运用了自然界的馈赠——一种生活在海底,没有任何的附肢、器官、消化系统和循环系统的生物,却被称作是可能成为未来技术革命催化剂的橙黄色的 (puffball sponge)。这种马勃菌海绵的骨骼由众多格子状的硅钙物质构成,结构类似用以制造太阳能电池板、微芯片和电池的材料,但是又比我们的那些化工制品好的太多,因为它们无需大量能量和各种各样的有毒化学物质,只要向水中释放特殊的酶,从中吸收硅钙,就能把这两种化学物质变成需要的外形。美国加州大学圣巴巴拉分校生物技术教授丹尼尔·摩斯(Daniel Morse)研究了马勃菌海绵酶的特性,并在2006年成功进行了复制。他通过清洁、效率很高的海绵技术制出大量电极。类似产品已然推向市场。
近日,华东师范大学又报道了模拟叶绿体实现低成本光能发电的研究,这是又一次大自然给与的灵感与实验探索结合诞生的成果。经过3年多实验与探索,该课题组的研究人员研制出一种与叶绿体结构相似的新型电池——染料敏化太阳能电池,在这块电池的三明治结构中,包含了中空玻璃和中间夹着的一层纳米复合薄膜,除了纳米氧化钛作光电转换器,还采用了夹心纳米荧光材料制成的量子点,从而使染料能尽可能多的吸收不同波长的阳光,据悉该仿生太阳能电池的光电转化效率已超过10%,接近11%的世界最高水平,而据估算,染料敏化电池的成本仅相当于硅电池板的1/10,并且光电转化率对光线条件要求不高。
在寻找开发新能源的道路上,我们的路途并不平坦,但相信大自然必定暗藏了解决问题的方法,还是那句话只要我们人类不再那么自以为是,谦虚的去向自然界讨教,就一定能够找到生存发展的出路。