书城科普读物百科知识-科普新课堂:新兴能源
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第16章 太阳能制氢

如今,人类的能源燃料主要是石油和煤,然而,石油与煤属不再生资源,估计再开采一二百年后,就要消耗殆尽。

有一句俗语说得好:“人无远虑,必有近忧。”这就提醒人们:等到“临渴掘井”,恐怕已为时太晚。

科学家们在广开能源途径的同时,一种气体能源--氢气进入科学家们的视野。

以往,用电解水的方法能制取氢气和氧气,消耗大量的电能,只能获得少量的氢气,没有多大实用价值。

正当化学家寻找能源处在“山重水复疑无路”之际,生物学家又揭示了绿色植物进行光合作用的机理,给从水中制氢的研究者带来了新的希望,又将人们带入了“柳暗花明又一村”的境界。

人们模拟光合作用,也将为我们提供燃料或电能带来曙光。

要知道,在光合作用的初期,水分子(H2O)被太阳能分解为氧气(O2)、氢离子(H+,质子)和电子(e-)。如果我们想法把H+与e-“联姻”,变成氢气(H2)后抽走,这样的模拟系统就变成了氢气发生器。若能把电子交给电极,它就是光化学电池。

有人把菠菜叶绿体、氢化酶和铁氧还原蛋白构成一个系统,蛋白质把叶绿素连到酶上,在阳光下这个系统能分解水而得到氢。

人们用氧化锌做叶绿素的基底,发现这个系统的光电性质类似进行光合作用的叶绿素。当有太阳光照射时,叶绿素吸收光能后,把电子交给氧化锌,便能产生出电流来。

有人把形成水夹层的叶绿素放在两片透明的塑料薄膜之间,将这样的“人造叶”暴露在阳光下,也能产生出可测量的电压。

据报道,现已研制成一种小型装置,它捕捉阳光后,能把水、二氧化碳转变为氢气、氧气和能量。

美国加利福尼亚洪堡州立大学沙茨能源研究中心,开发的太阳能制氢系统,每天可自动生产出干净的氢气燃料,这个太阳能制氢系统从1989年开始筹建。1993年1月至1994年6月间,该系统的平均运行效率极高,而且在大部分运行时间内它都是自动运行。

科学家们认为,一旦这类太阳能制氢系统能以简便而价廉的方法复制,那么,氢气燃料将作为一种新能源而异军突起,风靡世界。