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轉(zhuǎn)折發(fā)生：人工光合作用將為世界供能？

去年美國刺激法案的一個(gè)有趣的副作用是，為美國能源高級(jí)研究計(jì)劃局（ARPA-E） ——類似于美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）中關(guān)注能源的部門，但是是民用性質(zhì)的機(jī)構(gòu)——提供了4億美元資助。同時(shí)在上周舉行的首屆能源高級(jí)研究計(jì)劃局會(huì)議上，麻省理工學(xué)院（MIT）的一名化學(xué)家丹·諾塞拉（Dan Nocera）展示了他如何合理地將刺激資金使用在研究新的光合作用過程上。使用一種特殊的催化劑，僅需要陽光和一瓶水，新的光合作用過程就能將水分解成氧氣和氫氣，并能高效率地為一間房子供能。

像有機(jī)光合作用（organic photosynthesis）一樣，諾塞拉的化學(xué)反應(yīng)通過陽光將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成氧氣和能量。植物是以糖的形式產(chǎn)生能量，然而這種新的光合作用過程是以游離氫（free hydrogen）的形式產(chǎn)生能量。這種氫能夠在燃料電池中與氧氣再結(jié)合而生成電能，或者直接轉(zhuǎn)化成液體燃料。

大約4個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，通過諾塞拉的催化劑處理的水能夠產(chǎn)生30度（千瓦小時(shí)）的電能。此外，這種新的光合作用過程也很便宜。實(shí)際上，是如此便宜以致諾塞拉能夠毫無問題地展望這一天的到來，即每間房子都能夠通過這種新的光合作用產(chǎn)生自己所需的燃料和電能。

如果丹·諾塞拉實(shí)現(xiàn)了他的人工光合作用方式，那么一瓶飲用水將能夠?yàn)橐粋€(gè)發(fā)展中國家的家庭提供足夠的能量。MIT的化學(xué)家以及太陽催化劑（SunCatalytix）公司的創(chuàng)始人，諾塞拉已經(jīng)開發(fā)出一種基于鈷的催化劑，使他能夠通過與植物相同的方式儲(chǔ)存能量：即分解水。

“幾乎所有的太陽能都儲(chǔ)存在分解水的過程中，”諾塞拉在3月2日的美國能源高級(jí)研究計(jì)劃局會(huì)議上所作的就職演說里講道。太陽催化劑公司是五家接受政府資助開發(fā)被稱為“電燃料”的“直接太陽能燃料”的公司之一，他們受能源高級(jí)研究計(jì)劃局——一個(gè)新成立的、致力于開發(fā)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的高級(jí)研究計(jì)劃局（Advanced Research Projects Agency）——的資助。“我們通過模擬光合作用來進(jìn)行大型的太陽能存儲(chǔ)。”

據(jù)諾塞拉稱，他的新系統(tǒng)能夠在無需特殊溫度和壓力要求的條件下，也無需在一杯水中侵蝕——即便是受污染的水——的情況下運(yùn)行?！叭绻麨榱藘?chǔ)存能量，你需要純凈水，那么純凈水將會(huì)把能量吸收，”諾塞拉說?！岸覀儏s使用水坑里的水（指污染的水）?！睂?shí)際上，諾塞拉已經(jīng)使用來自波士頓查爾斯河（Charles River in Boston）的未經(jīng)處理的水測試了他的雛形方案。同時(shí)這個(gè)新的光合作用過程很便宜，不需要像商業(yè)電解槽（electrolyzer）那樣每千瓦電能耗資 12000美元?！澳菢拥脑?，將無法幫助改善美國的能源狀況或者世界上的窮人?！?/p>

通過由一個(gè)5米寬6米長的光伏陣列（photovoltaic array）產(chǎn)生的電能，諾塞拉宣稱他能夠在4小時(shí)內(nèi)分解足夠的水“來儲(chǔ)存足夠美國一般家庭”一天所需的能量，即30度多一點(diǎn)。“我們需要停止那種一次性制造大型能源系統(tǒng)為大眾服務(wù)的做法。我們需要通過古老的美國式的方式一小步一小步地進(jìn)行，然后再制造面向所有大眾的系統(tǒng)?！?/p>

他參照的例子？正是汽車。畢竟，在1898年時(shí)，全世界范圍內(nèi)的相關(guān)公民領(lǐng)袖聚集在一起；因?yàn)橛泄烙?jì)預(yù)測以當(dāng)時(shí)的發(fā)展速度倫敦將被3米深的糞便掩埋（譯注：汽車工業(yè)之前，主要使用馬車；大量的馬車將產(chǎn)生大量的糞便）；紐約的樁柱將達(dá)3層樓那么高。然而在不到二十年的時(shí)間里，那個(gè)擔(dān)憂完全不存在了。 “他們沒有看到汽車工業(yè)的興起，”諾塞拉說。“轉(zhuǎn)折發(fā)生了。”