福建農(nóng)林大學(xué)教授周順桂團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種基于活荷葉的植物蒸騰發(fā)電機(jī)，可利用植物葉片蒸騰作用的水循環(huán)過(guò)程直接捕獲環(huán)境潛熱，實(shí)現(xiàn)持續(xù)產(chǎn)電。該研究首次揭示了植物蒸騰作用的水伏效應(yīng)。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-水》。
植物蒸騰作用是自然界中最大的水通量之一，占地球蒸散發(fā)的80%至90%，蘊(yùn)含著巨大的水伏能量潛力。這一過(guò)程不僅涉及水的相變，吸收環(huán)境潛熱，理論上還可以將蒸發(fā)潛熱轉(zhuǎn)換為電能。目前的研究多集中在模擬蒸騰過(guò)程的人工發(fā)電裝置上，但對(duì)植物自身蒸騰產(chǎn)電的機(jī)制研究相對(duì)缺乏。
研究人員通過(guò)一系列創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和電學(xué)測(cè)試，驗(yàn)證了植物活葉蒸騰作用誘導(dǎo)發(fā)電的可行性。他們發(fā)現(xiàn)，植物蒸騰發(fā)電性能受到植物生理活動(dòng)和環(huán)境因素的多重影響，包括蒸騰速率、氣孔開(kāi)閉狀態(tài)和溫度等。此外，植物體內(nèi)的電解質(zhì)等導(dǎo)電物質(zhì)也可能參與到蒸騰水循環(huán)中，對(duì)發(fā)電過(guò)程作出貢獻(xiàn)。
最后，通過(guò)研究自然界中不同植物的蒸騰產(chǎn)電情況，研究人員進(jìn)一步證明了植物蒸騰產(chǎn)電現(xiàn)象的普適性。
與傳統(tǒng)的水伏器件不同，活體植物葉片的蒸騰作用是通過(guò)植物代謝實(shí)現(xiàn)的自發(fā)水文循環(huán)，這為水伏技術(shù)提供了一種無(wú)須外部水源的解決方案，完美解決了傳統(tǒng)水伏器件對(duì)外部水源的絕對(duì)依賴問(wèn)題。該研究為推進(jìn)未來(lái)綠色能源技術(shù)發(fā)展提供了新視角，并在實(shí)際應(yīng)用中，特別是滿足物聯(lián)網(wǎng)能源需求方面具有深遠(yuǎn)意義。
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