第245屆美國化學(xué)學(xué)會年會正在舉行當(dāng)中，科學(xué)家在會上報告說，世界上首個實用的“人工樹葉”又增添了一項新特性，其能自我修復(fù)生產(chǎn)能源時發(fā)生的損傷，從而使該設(shè)備更適于為缺乏電力設(shè)施的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力。
領(lǐng)導(dǎo)該項研究的哈佛大學(xué)能源系教授丹尼爾·諾塞拉解釋說，“人工樹葉”模擬真實樹葉從陽光和水來生產(chǎn)能源。該設(shè)備實際上是一個簡單的涂裝催化劑的硅晶片，而不是真實樹葉中光合作用機制的復(fù)雜復(fù)制品。將其浸入水中并暴露于陽光下，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，他們開發(fā)的一些“人工樹葉”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)電站和電力傳輸線的地區(qū)找到首個用戶。僅需不到1升飲用水，該裝置就能在24小時內(nèi)產(chǎn)生約100瓦電力。而早期人工樹葉必須使用純水，否則細(xì)菌最終會在葉面形成生物膜，從而終止電力生產(chǎn)。自愈性能使“人工樹葉”可在自然界非純凈的含菌水環(huán)境中運行。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)，對人工樹葉這樣符合當(dāng)?shù)貤l件的簡易設(shè)備具有明確的需求。
諾塞拉將此定義為“快餐能源”。這些價格便宜的簡易裝置效率也許不是最高的，但是更為實用。這是一種個性化的能源。諾塞拉的“人工樹葉”利用廉價材料，并使用了一種稱為“埋入式連接”的創(chuàng)新設(shè)計，從而使裝置更為簡單并適于大規(guī)模制造。與太陽能板只能在白天生產(chǎn)能源相比，這種人工樹葉的優(yōu)勢在于可在夜間工作。
諾塞拉團隊下一步的研究目標(biāo)是，將人工樹葉與氫燃料技術(shù)進行集成，從而使其可以運行在傳統(tǒng)的便攜式發(fā)電機或是汽車上。此項研究得到了美國國家科學(xué)基金會、能源部和空軍研究辦公室的資助。