領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)研究的哈佛大學(xué)能源系教授丹尼爾·諾塞拉解釋說(shuō)，“人工樹(shù)葉”模擬真實(shí)樹(shù)葉從陽(yáng)光和水來(lái)生產(chǎn)能源。該設(shè)備實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)單的涂裝催化劑的硅晶片，而不是真實(shí)樹(shù)葉中光合作用機(jī)制的復(fù)雜復(fù)制品。將其浸入水中并暴露于陽(yáng)光下，催化劑就能將水分解成氫和氧，這些氣泡經(jīng)收集后就能當(dāng)做電池燃料用以生產(chǎn)電力。
諾塞拉表示，他們開(kāi)發(fā)的一些“人工樹(shù)葉”催化劑具有令人驚異的自愈性能，這種創(chuàng)新的活性催化劑極有可能在缺乏傳統(tǒng)發(fā)電站和電力傳輸線(xiàn)的地區(qū)找到首個(gè)用戶(hù)。僅需不到1升飲用水，該裝置就能在24小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生約100瓦電力。而早期人工樹(shù)葉必須使用純水，否則細(xì)菌最終會(huì)在葉面形成生物膜，從而終止電力生產(chǎn)。自愈性能使“人工樹(shù)葉”可在自然界非純凈的含菌水環(huán)境中運(yùn)行。研究人員發(fā)現(xiàn)的新方法可調(diào)整工作條件，使部分催化劑瓦解，從而無(wú)法形成生物膜所需的光滑表面，如此催化劑便能自愈和重新組裝。
目前，全球大約有30億人居住在缺乏傳統(tǒng)電力生產(chǎn)和傳輸系統(tǒng)的地區(qū)，未來(lái)數(shù)十年，這一人口數(shù)量還將增加數(shù)十億。況且，全球大約有10億貧窮人口缺乏可靠的清潔水。因此，在這些地區(qū)，對(duì)人工樹(shù)葉這樣符合當(dāng)?shù)貤l件的簡(jiǎn)易設(shè)備具有明確的需求。
諾塞拉將此定義為“快餐能源”。這些價(jià)格便宜的簡(jiǎn)易裝置效率也許不是最高的，但是更為實(shí)用。這是一種個(gè)性化的能源。諾塞拉的“人工樹(shù)葉”利用廉價(jià)材料，并使用了一種稱(chēng)為“埋入式連接”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而使裝置更為簡(jiǎn)單并適于大規(guī)模制造。與太陽(yáng)能板只能在白天生產(chǎn)能源相比，這種人工樹(shù)葉的優(yōu)勢(shì)在于可在夜間工作。
諾塞拉團(tuán)隊(duì)下一步的研究目標(biāo)是，將人工樹(shù)葉與氫燃料技術(shù)進(jìn)行集成，從而使其可以運(yùn)行在傳統(tǒng)的便攜式發(fā)電機(jī)或是汽車(chē)上。此項(xiàng)研究得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、能源部和空軍研究辦公室的資助。
