新式太陽能電池 可進行“光合作用”
圈點：要說鎖定和利用太陽光能，地球上實在找不到比植物光合作用更有效的途徑。雖然一時還無法破解其奧秘，但科學家此前照葫蘆畫瓢做成的液態(tài)光電化學電池，在光電轉換率上據說已經比目前性能最好的固態(tài)太陽能電池（光電轉換率不到20%）增加一倍多。隨著對植物光合作用的研究不斷深入，此類具有自我修復能力的仿生太陽能電池開發(fā)頻傳喜訊。普渡大學這一最新進展也許正在暗示，未來太陽能發(fā)電的主宰不一定就是現今沸反盈天的光伏產業(yè)。 據美國物理學家組織網報道，美國研究人員正在研制一種新式太陽能電池，通過使用碳納米管和DNA等材料，該電池能像植物體內天然的光合作用系統一樣進行自我修復，從而延長電池壽命并減少制造成本。 光電化學電池可將太陽光轉化為電力，使用能導電的電解液運送電子并制造出電流。傳統光電化學電池一個最大弊端是其內吸收光線的染料難以更新，新技術通過不斷用新染料替換被光子破壞的染料從而解決了這個問題。 新設計利用了單壁碳納米管非同尋常的電學特性。碳納米管可包含一層到上百層石墨片，只有一層石墨片的稱為單壁碳納米管，其管徑約1.5納米左右，是一種非常理想的納米通道，一根開口的單壁碳納米管可以被用作“電動馬達”和“發(fā)電機”。科學家在實驗中將單壁碳納米管用作“捕光電池中的分子電線”。研究人員解釋說，在新電池中，碳納米管的主要功能是固定DNA片段?？茖W家也對DNA進行編程，讓其具有核苷酸所擁有的特定序列，使其能識別并且依附染料。一旦DNA識別出染料分子，系統就開始自我組裝，完成染料更新，就像植物體內時時刻刻都在進行的自我再生。 基于這種想法研制的革新性光電化學電池，只要不斷向其中添加新染料，就能開足馬力繼續(xù)工作。而通過化學過程或通過增加具有不同核苷酸序列的新DNA片段，擊落舊染料分子，接著朝其中添加新染料分子，就可實現染料的新舊更替。 這項模擬自然界中自我修復機制的技術有兩個關鍵點：分子識別和該系統持續(xù)被溶解和重組的穩(wěn)定性。 領導這種新式電池研制的美國普渡大學機械工程學助教崔宗獻（音譯）表示：“現在，我們已經使用光學納米材料制造出了一種人工光合作用系統，新系統可以捕獲太陽能，并將其轉化為電能。新方法將來可以進行工業(yè)化生產。” 之前其他研究曾使用從細菌中提取出來的生物載色體取代染料，而崔宗獻表示，使用天然載色體非常困難，其必須被捕獲并同細菌隔離開，而且其工業(yè)化生產也非常昂貴。因此，崔團隊在新試驗中沒有使用生物載色體，而是使用染料卟啉制成的人工載色體。（生物谷Bioon.com） 延伸閱讀： 美科學家研發(fā)液體電池可儲存太陽能
據國外媒體報道，美國麻省理工學院的杰弗里·格羅斯曼和他的同事已開始進行一項初步研究，有望找到一種用于捕獲和存儲太陽能的全新方式，讓這種可再生能源無限期存儲和進行運輸。這項研究立基于二釕富瓦烯分子，來自于罕見昂貴并且類似鉑的元素釕。 格羅斯曼和他的研究小組發(fā)現，二釕富瓦烯分子在吸收陽光時會改變形狀，變成半穩(wěn)定的形態(tài)。通過加入一種催化劑，又可讓這種分子恢復到正常形態(tài)。這是一種非常有趣的現象，在借助于催化劑使其恢復正常形態(tài)前，這種分子可以吸收陽光并保持半穩(wěn)定狀態(tài)。通過催化劑改變形態(tài)后，所吸收的太陽能便會釋放出來，可用于為房屋供暖或者為家用電器供電。 格羅斯曼認為二釕富瓦烯分子能夠以液態(tài)的形式工作，轉換和存儲太陽能。他在寫給“探索新聞”的電子郵件中說：“二釕富瓦烯分子在一個系統層面上工作可能有很多方式。一種可能的利用方式便是燃料，將其存放在能夠被陽光照射到的深池中。這種燃料可全天24小時從陽光中獲取能量。一旦獲取能量，燃料便會泵出并通過管道或者其他途徑運送到使用點，使用點可以位于附近，也可以位于較遠的地區(qū)。” 格羅斯曼對麻省理工學院新聞辦公室表示，二釕富瓦烯制成的燃料溫度可達到200攝氏度，足以為住宅供暖或者用于驅動引擎發(fā)電。唯一的問題和一大障礙是二釕富瓦烯比較昂貴，將其作為一種可充電液體電池并不實際。但由于已經了解基本機制，格羅斯曼及其同事認為他們能夠找到另一種較為低廉并且擁有與二釕富瓦烯同樣特性的分子。（生物谷Bioon.com）
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