利用植物發電？可能絕大多數人都沒有想過這個問題。不過，以色列的一項研究顯示，多肉植物可被做成能發電的生物太陽能電池，給綠色能源提供了一個思路。

該研究成果2022年11月底發表在美國化學學會（ACS）上，是以色列理工學院（Technion Israel Institute of Technology）的幾位研究人員共同研發的。

以前，曾有人從活的細菌、真菌、植物和動物細胞中提取電子，將其轉化成電能，如培養細菌和微生物製造出燃料電池。但這需要大量的食物去培養和維持這些微生物的生命。

這次以色列理工學院的諾姆·阿迪爾（Noam Adir）團隊利用光合作用來產生電流。他們對於一些乾旱環境中的多肉植物進行實驗，因為這些擁有厚厚角質層的葉子，含水量和養份比普通的葉子要多，正適合做生物太陽能電池。

光合作用是利用太陽光產生的電子分解水後產出氧氣，吸收二氧化碳最終形成葡萄醣，這意味著活的光合細胞能夠不斷產生電子流，而這些電子流可以作為「光電流」對外部電路進行供電，類似太陽能電池原理。

實驗中，科學家們利用一種多肉的植物——鹿角海棠（Corpuscularia lehmannii）去製造了一種活的太陽能電池。因其角質層可以作為電化學容器，內部的水可作為電解質。

鹿角海棠的水份含有多醣、脂質、氨基酸、代謝物、礦物質和蛋白質等物質，非常適合作為高效的電解質。

他們將鐵作為陽極，鉑（白金）作為陰極，分別插入植物的一片葉子中。發現葉子可以測到7.5 µA/cm2到20 µA/cm2的無偏置光電流，其電壓為0.28 V。若將植物放置於光線下，可以持續產生超過一天的電流。

報告中提到，實驗使用鐵作為陽極是之前的實驗得到的結果。當時的實驗結果顯示，鐵材料與光合生物的結合具有高度的生物相容性，使得鐵能夠產生比其它類型的電極（如石墨和氟氧化錫）更大的光電流。 

為了觀察鹿角海棠是否會產生氫氣，他們將其鐵陽極插入葉子中，保存在濃度0.5 M的氯化鈉（NaCl）水溶液中，而陰極鉑直接放入水溶液當中，並以銀/氯化銀（Ag/AgCl）作為參考電極。 

實驗中發現，陽極的電子會流向惰性金屬鉑陰極，將水溶液中的質子（H+）還原成氫氣（H2）。鐵產生的電子越多，鉑還原生成的氫氣也就越多。 

為了驗證太陽照射鹿角海棠會產生更多的氫氣，研究人員向陽極鐵施加0.5伏（V）的電壓，且以銀/氯化銀（Ag/AgCl）作為參考電極，並對鹿角海棠進行10分鐘的光照。結果發現，光照射後測到氫氣量比黑暗中增加2倍左右。這證明光照有助於陰極鉑進行氫氣的產生。 

他們還發現，在鐵陽極沒有被施加電勢（電位）的情況下，對鹿角海棠進行光照10分鐘，所產生的電流會比黑暗中多出14倍左右。

此外，該團隊專門設計了活太陽能電池，使內部葉片溶液中的質子可以在陰極結合形成氫氣，並且可以收集這些氫氣用於其它方面。

儘管實驗中一片多肉植物產生的電流和電壓，遠遠小於普通的鹼性電池，若串連多片葉子可以增加其電壓，達到生活中可以使用的目的。研究人員希望他們的研究結果，可以促進未來那些可持續性的綠色能源技術成長。@

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