效法植物 太陽能全天候使用

記者王永和整理報導 |2008.08.15
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太陽能的難處除了效率差,只能在白天使用也是其一大難處;太陽能的運用除了向動物(蛾眼)取經,也可以向植物(光合作用)借鏡,將太陽能儲存在水中。

說得清楚一點,植物的光合作用是植物利用葉片收集太陽能,葉綠素則如同太陽能電池,植物在白天吸收二氧化碳,分解成氧和碳,碳與水結合成碳水化合物,提供植物各種機能的運作,氧則被釋放出來;夜間則吸收氧,與體內的碳結合成出二氧化碳,藉呼吸作排出去。如此周而復始,生命所需的氧和碳便不虞缺乏。

利用這個原理,利學家利用新觸媒,以太陽能產生電力,將水分解成氫和氧,在夜間將氫和氧重新結合,再產生電力,使太陽能變換形式,形同24小時都能使用。

地球1小時接收到的太陽能,足以供應1年能源所需,但因為儲存額外太陽能供夜間使用的設備,很昂貴且沒有效率,使得太陽能僅在白天使用。想想看,有多少太陽能被浪費掉了?

現在,美國麻省理工學院的諾塞拉和他的研究團隊,找到了一個漂亮的解決辦法。他們從植物的光合作用得到靈感,研發出利用太陽能來使水分解成氫氣和氧氣的新流程;氧和氫可以在燃料電池裡重新結合,不分日夜都能以無碳電力供應大樓、住戶或電動車用電。

這個新流程的關鍵在於一種新觸媒,由鈷、硫酸鹽和電極組成,並放入水中;由太陽能製造出來的電能流入電極,使鈷和硫酸鹽在電極表面形成薄膜和釋出氧氣,而且只要非常小的電力就可以啟動分解作用。加上另一個觸媒,例如白金,在分解水的過程中產生氫氣。

這套流程使光合作用中的水解步驟出現2次,而且氫氧與水不斷還原,不會造成其廢棄物,絕對環保。

這個新觸媒可在室溫、中性水中反應,又容易架設,納薩拉認為,未來10年內,人們除了在白天以太陽能供應家庭用電,並將多餘的太陽能水解水生出氫氧,以低廉的價格在夜間提供家用燃料電池電力。諾塞拉說,倘若這個新流程能讓市場接受,現今透過電線傳輸電力的方式,可能成為過去式。

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