“植物电池”的梦想能实现吗

柠檬

1981年，有一位英国钟表匠做了个很简单的实验。他在柠檬上插入两个电极，然后将电极与小型钟表发电机的电路连接，结果令人吃惊的现象出现了，钟就像连接上电源那样，指针开始正常走动了！因此他提出了一个大胆设想：用植物发电！钟表匠的实验证明，植物中蕴含着电能，一个柠檬就像一个“植物电池”。虽然这种方法没有实际应用意义，但它是使用“植物电池”的最初尝试，同时也使许多科学家投入到这方面的研究之中。

科学家最初的设想是，在工业生产上，若从水中提取氧气和氢气需要耗用大量的电能，而植物的绿叶可以利用阳光将水分分解成氢气和氧气，如果制造出一种能利用太阳能的“电子叶”，不就等于找到了一个不可估量的发电厂吗？

根据以上设想，科学家们设计了这样一套程序：用氧化铁粉制成催化板，然后掺入一些特殊杂质到催化板中，再分别用镁原子和硅掺杂形成“PN”型半导体结盘形板，然后将它浸入到可导电的硫酸钠溶液中。当阳光照射时，两极之间就会产生电流，并开始将水分解成氢和氧。但是这种方法存在巨大的缺陷，那就是催化板的使用寿命极短，因此还是没有应用价值。

以后，科学家又从另一个角度进行探索。他们将植物的活细胞成分和人工合成的生化制品合起来，制成一种巨大的特殊“叶细胞”。这是一个极为复杂的过程，他们先从叶绿体中分离出需要的活体物质，然后制成以植物为基础的“光电池”，再根据叶绿体进行光合作用的原理，制成以完整叶绿体为基础的“植物电池”。在以上一系列过程中，科学家把叶绿体物质涂到微型过滤薄膜上，用这种薄膜来分隔两种溶液。一种溶液中含有释放电子的化学物质，另一种溶液中则含有电子受体。当光线通过电子受体溶液照射到叶绿体物质上时，两者都受到激发，电子通过叶绿体物质进入到电子受体溶液中，引起叶绿体物质产生电压。这种在实验室中能够成功的方法，同样也没有应用价值，因为根据覆盖在薄膜上的叶绿体物质的面积，计算出总光能在立即转化为电能的效率还不到3%！

玉米电池

用“植物电池”生产电，在理论上可行，但要进入到实际应用却还差得很远。首先，要精确测出叶绿体物质对电池的效率究竟起多大作用极为困难，因为“植物电池”中的生物系统和化学系统需要协同作用，单个系统效率的简单叠加，根本无法变为同比增加的整体效率。“植物电池”的研究虽然困难重重，但它的优越性是不言而喻的，所以在今天，已经有越来越多的科学家投身于这个研究领域之中。（陈荣）