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小议植物发电机与电肥

阅读:927          发布时间:2017-7-20

植物与电有着密切的关系,雷电的产生与植物有关,利用植物的光合作用,可以制造“生物光伏电池”,以植物为载体,把光能转化为电能,并且,电场还能作为一种肥料,促进植物的生长。 
  1 雷电的产生与植物有关 
   你可知道:为什么在夏季下雨时多雷电,而在冬季降雪时极少有雷电,为什么两极地区和冻土带没有闪电,为什么海洋和沙漠上雷鸣是那样,据科学家分析,这些现象都与植物有关。所有的花粉都带有正电荷,雌蕊都带负电荷,而雷电也是正电与负电接触的结果,*的所有的植物每年蒸发到空气里的芳香物质据统计有1.5亿吨。每一滴芳香物质都带有正电荷,以便把水汽吸引到自己身上,这样,就形成了一个把芳香物质包在核心的水汽罩。它们一点一滴,越聚越多,zui终就可以形成发出电闪雷鸣的大块云团。地球各大洲上空,每秒钟大约发生100次闪电,据说如果把这些电聚集起来,可以得到功率为1亿千瓦的强大电荷。这正是植物每年散发到空气中的数百万吨芳香物质所带走的那部分能量。 
  2 植物也可以作为发电机 
  我们知道风力发电、水力发电,火力发电、核电,太阳能发电,但是你有没有听说过植物也可以发电?其实,近年来法国与其他地中海沿岸国家一道,积极开展了植物发电的试验研究。 
   2.1 植物发电原理 
  植物进行光合作用时,叶绿素不但能把水分解为氢和氧,而且还能把氢分解为带电荷的氢离子和带负电荷的电子。此时,植物体内会有电liu产生,然后白白地消耗掉了。如果用人工的方法控制这个产生电流的过程,就可以积累植物中的电量,为人们提供生活和工业所需的用电。 
  2.2 植物发电的可行性 
   科学家做过一个有趣的实验:他们利用绿叶在早晨八九点钟太阳光照射下的光电效应,用一个特定的仪器和灵敏度*的微型电流表竟然测出15微安的电流。虽然15微安的电流极其微小,但如果绿叶受光面积增大,则绿叶所发的电流也可增强。从这一实验得到的启发是,绿叶可以发电。 
   几年前,为了验证植物叶绿素发电的可行性,日本科学家进行了一个特别的实验。研究人员把从菠菜叶内提取的叶绿素与卵磷脂混合,涂在透明的氧化锡结晶片上,用它作为正极安置在“透明电池”中,当它被太阳光照射时,就会产生电流。研究表明,用叶绿素制造的电池能把太阳能的30%转换成电能,而现有的多数太阳能电池板仅能把10%~20%的太阳能转变为电能。因此,研究人员认为利用植物进行太阳能发电应该比太阳能电池板发电的潜力更大。 
   研究人员把利用植物进行太阳能发电的方式称作“生物光伏发电”,然而,日本研究人员制造的生物光伏电池不能持久发电,因为用于制造电池的叶绿素与卵磷脂都是从植物中提取出来的有机物,离开植物的生存环境后很容易分解而失去吸收太阳能的功效。 
  英国剑桥大学的研究人员改进了日本研究人员的发电技术,利用活的植物发电,比如,研究人员在一些植物盆栽中设置一些电极,就可以及时搜集植物在进行光合作用时产生的电量。根据目前进行的实验,一盆直径1米的蕨类植物可以产生100瓦的电力,在阳光灿烂的日子一天可以产生将近1度电。蕨类植物对生长所需的土壤肥力要求不高,管理起来十分方便,生长也很迅速,比较适合用作发电。 
  除了蕨类植物外,研究人员更看好的是各种藻类植物,藻类生长和扩张都很迅速,对环境的要求更低,分布广,斯坦福大学的Ryu和他的同事们制造出了宽度只有数十纳米的金质电极,将其插进绿藻细胞当中。这么小的电极不会对绿藻细胞造成致命损伤,有弹性的细胞膜会封住电极,叶绿体会正常工作,但是所产生的电子却会被电极吸走而形成电流。每个绿藻仅能够产生一兆分之一安培的电流,几乎*可以忽略不计。但是Ryu希望通过“蚂蚁雄兵”的策略来让这种方法显得有些可行性。现在研究者们制造了一些细金丝,表面有着向着同一个方向倾斜的微小尖ci。当含有大量绿藻的水逆着尖ci的倾斜方向流过时,绿藻就会被挂在尖ci上,变成了一个微小的电池。通过这种方式,研究者们已经能在一小时内生产出大约与一节普通电池相当的电量。 
  2.3 植物发电的前景 
  如果把植物光合作用的能量用于发电,必然会影响植物的生长。因此,在未来将主要用杂草和树木来发电,不会用粮食作物、蔬菜和果树来发电。和传统的太阳能发电一样,“生物光伏”发电也面临着储能的问题。也就是说,有阳光照射的时候,电能会*地产生并需要及时消耗,而在夜晚没有阳光的时候则不会产生电能,需要用一些储电设备来解决这个问题。 
   利用植物为载体使太阳能转化为电能,相对于太阳能电池板来说,成本较低。研讨者们正在寻找拥有更多叶绿体的植物,也在改良制作电极的工艺,尽管利用植物进行太阳能发电的技术刚刚起步,研究人员却对它的前景十分看好。植物发电不但效率高,而且十分便捷,可以当地发电当地使用,不需要复杂的电网进行远程输电,尤其适合偏僻地区和zai区。叶绿体的优点还在于无论是春夏秋冬、晴阴雨雪,它都能吸收光能并转化为电能。 
   3 电肥 
  “电气栽培”创始人是物理学家莱姆斯特伦,他进行了几组田间实验,把生长的植物置于上悬电线的电场中,其电压梯度为10千伏/米,电线不直接与植物相连,但是小的电流能通过空气中的离子到达植物。在这种条件下,植物生长茂盛,收成比预计高出半倍。莱姆斯特于1904年发表了他的研究结果。 
   英国帝国大学的植物学家贝莱克曼也做了相似的实验。1915-1920年,他在英国三个不同区域对燕麦、大麦、冬小麦和车轴草-甘草杂交种进行了田间实验。他每天以40-80千伏的电压给电线充电6小时。在18组实验中,14组显示出增产,9组增产高于预期值30%.燕麦和大麦增产22%。盆栽作物的实验也证实了这一点,玉米和大麦作物在电线下生长茂盛。当贝莱克曼使电线带负电以及用交流电替代直流电时,植物茂长的效果依然存在。 
   植物和动物一样都具有生物电,因为自然界是一个大电场,作物与大地紧密地连在一起,因而被充了电。科学家们观察发现农作物体内的电位同大气的电位差越大,农作物的光合作用越强。科学家们还做了一些有趣的实验:将西瓜种子在75V电压的稀盐酸溶液中浸泡后,西瓜的含糖量增加了4%,产量提高了10%;又用220V电压处理西红柿,其果实中维生素C的含量增加7%,糖分增加2%,而产量增加了17%。 
   电场之所以能成为肥料,是由于生物体中的每一个细胞都是一个“微型电池”,电场能使它不断“充电”。美国一位植物学家用微电极将1-2微安电流传送给烟草的愈伤组织,结果生长速度增加约70%,栽培物新枝多5倍。将同一原理施用于蔬菜,结果生长周期缩短一半,产量增加了3-6倍。在黄瓜的长瓜期间给它施加90伏电压,黄瓜可增产3倍。

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