植物：我們也能發電，你信嗎？

一群突發奇想的科學家試圖用植物發電的故事。不，不是你以為的檸檬電池或者蘋果電池。這裡要說的是利用長在土地里的植物，通過捕獲它們代謝過程中產生的電能來進行發電。

這些科學家來自荷蘭瓦赫寧根大學環境技術系，他們用近10年的時間向世界證明：植物發電可以成為推動能源與環保新思路的一項里程碑式的科技。這還真是：要想富，少生孩子多種樹。

何為植物發電?

植物發電的本質其實是利用土壤中的微生物進行發電。那麼為什麼叫植物發電呢，因為發電過程中主要的能源物質來源於植物光合作用產生的有機物。

這些有機物只有很少的部分提供給植物自身的生長，剩下的大部分會通過植物的根系分泌到土壤環境中。而存在於土壤中的一些特定的「產電」微生物可以有效地利用這部分有機物，經過細胞內部的新陳代謝作用將其氧化，並把該過程中產生的電子通過細胞的呼吸鏈傳遞到細胞外部。

如果在土壤中放入電路的陰極和陽極，那麼這些電子最終將被陽極接收，隨後通過外電路傳遞到陰極。在陰極，電子與和空氣中的氧氣結合，外加上來自於陽極的氫質子，最終生成水。整個過程，植物的光合為「產電」微生物發電提供了基本養料，人工的外電路負責收取電能。

植物發電的基本原理圖

植物發電的難點

雖然植物發電原理不難，但是要把它從實驗室搬到現實生活中實際應用起來，科學家們需要先解決很多科學技術難題。

01

產電功率低

植物發電的系統中額定電壓是固定的，大約是1.28V左右。跟電壓不同的是，電流則受系統內部的結構、植物及微生物的生長狀態，以及運行條件等多個因素之間共同的制約。不同的植物發電系統，產電電流大小很可能完全不同。所以，植物發電應用到生活中的一個重要前提就是找到一個合適的植物生長系統，讓電功率達到一定標準。

02

成本高

植物發電系統中需要引進人工的電極材料，這種電極材料在具備良好的導電性能的同時，還需要能夠利於微生物的生長與附著。為了保證能夠有效的收集電流，需要用一些貴金屬導線將這些碳電極與外電路鏈接。這些貴金屬的使用不但大大的提高了植物發電系統的成本，也同時帶來了環境污染和潛在的生態危害。怎麼解決這些問題，也是推廣植物發電過程中最需要關注的。

03

收集難度大

科學家們正在努力挖掘植物發電的產電能力，然而這些電能的利用價值卻並沒有很高。比如給一台Iphone 手機充電(所需功率5W)，以最高的產電功率來計算(3.2 W/ ㎡)我們至少需要2㎡ 的陽極材料面積。這麼大的一塊面積，僅僅只能用來充一個手機，要滿足正常的家用電需求貌似是完全不可能的。

當然也不能因此就否定植物發電的意義，雖然植物發電產生的功率很微小，但是它卻可以一天24小時不間斷地產電。充分利用這一特性，科學家們提出了利用外接電容器收集電流的方式來供電。先把儲存的微小電能積攢起來，隨後利用規模化的電路元器件轉換為相對高的功率輸出出去。引進電容器在植物發電系統中，為推動植物發電全面大規模實際應用奠定了重要的基礎。

植物發電離我們已經不遠了

瓦赫寧根大學一向鼓勵學生開展創業活動，於是由學校出資為植物發電項目組建了一個小型創業育成公司，名叫Plant-e。如今公司已經開發出的了幾種類型的產品。比如負責教學和創意家居的小玩意兒，當然了，由於體積太小它沒辦法提供電能; 還有可以應用於綠屋頂或建築物牆壁的可移動發電模塊，鋪一層植物在房頂，冬暖夏涼還省電;以及大型化、便於實際應用的管狀系統，可以為道路兩邊的LED照明燈供電。

(a)發電創意小盆栽(供教學，傢具裝飾等用途);(b)可發電綠屋頂模塊; (c )管式植物發電系統。該構型適合於在濕地和自然生態系統中的大規模的實際應用。

這些產品已經推廣至荷蘭的11個城市，Plant-e還特意為瓦赫寧根大學提供了一套供電系統用於校內信息板的照明。該公司下一步的計劃就是要打進中國市場，為構建中國海綿城市提供新的建設思路。也許很快，我們真的可以用公園綠地來發電了。

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