通過(guò)簡(jiǎn)單的方法，不起眼的土豆就可以被做成電池，那土豆真的能在未來(lái)成為家庭用電的來(lái)源嗎?

對(duì)于土豆，不同人可能都有各自喜歡的烹調(diào)方法，但哈伊姆·拉賓諾維茨(Haim Rabinowitch)則想得更遠(yuǎn)。在過(guò)去幾年，拉賓諾維茨及其同事一直在推動(dòng)“土豆電源”的構(gòu)想，試圖用此來(lái)使人們放棄使用電網(wǎng)的能源。他們聲稱，利用簡(jiǎn)單廉價(jià)的金屬片、電線和LED燈泡，就可以為世界各地偏遠(yuǎn)的小鎮(zhèn)和村莊提供照明。

他們發(fā)現(xiàn)了一種能讓土豆發(fā)電的簡(jiǎn)單，卻又十分聰明的方法。來(lái)自耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的拉賓諾維茨說(shuō)：“一顆土豆就足夠?yàn)橐粋€(gè)房間的LED燈泡提供40天的電能。”這種說(shuō)法看似夸張，但其實(shí)有著合理的科學(xué)依據(jù)。不過(guò)，拉賓諾維茨及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，真正將土豆發(fā)電應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中遠(yuǎn)比初看起來(lái)復(fù)雜得多。

在拉賓諾維茨及其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)土豆能產(chǎn)生超乎尋常的電能之時(shí)，高中的物理課程上還在教授著電池工作的機(jī)理。將有機(jī)材料制成電池，你只需要兩塊金屬，一塊作為陽(yáng)極，是電勢(shì)低的電極，如鋅;另一塊作為陰極，是帶正電荷的電極，如金屬銅。土豆內(nèi)部的酸性物質(zhì)會(huì)與鋅和同發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)電子從一端流向另一端時(shí)，電能就釋放了。

1780年，路易吉·伽伐尼(Luigi Galvani)發(fā)現(xiàn)了這一機(jī)制，他將兩片金屬連接到青蛙的腿上，導(dǎo)致青蛙的肌肉抽搐。這種“動(dòng)物電”也可以在動(dòng)物體外被復(fù)制，你可以在兩塊金屬極之間放上許多其他物質(zhì)，獲得同樣的效果。與路易吉·伽伐尼同時(shí)代的亞歷山德羅·伏打(Alexander Volta)用的是浸鹽水的紙。還有人曾制作出“泥土電池”，利用兩個(gè)金屬片和一堆土，或許還得加上一桶水。

超級(jí)土豆

在高中科學(xué)課堂上，土豆常常被用來(lái)教授這些基本的原理。然而，使拉賓諾維茨感到意外的是，還沒(méi)有人試過(guò)將土豆作為能量來(lái)源進(jìn)行科學(xué)的研究。因此，2010年，他決定嘗試一下，與他合作的是博士生亞歷克斯·哥德堡(Alex Goldberg)，以及來(lái)自加州大學(xué)伯克利分校的博里斯·魯賓斯基(Boris Rubinsky)。

“我們查看了20種不同的土豆，”哥德堡解釋道，“而且查看了它們的內(nèi)部電阻，這使我們能夠了解發(fā)熱時(shí)會(huì)損失多少能量。”他們發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單地煮上八分鐘，土豆內(nèi)部的有機(jī)組織就會(huì)分解，使電阻降低，電子流動(dòng)更加自由，從而產(chǎn)生更多的電能。他們還將土豆切成了4到5片，中間夾著鋅片和銅片。哥德堡說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)這能使電能輸出提高到10倍，這使其出奇地經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因?yàn)槌杀窘档土恕?rdquo;

“這是種低電壓能，”拉賓諾維茨說(shuō)，“但已經(jīng)足夠打造一塊能給手機(jī)或筆記本充電的電池，特別是在那些沒(méi)有電網(wǎng)覆蓋，沒(méi)有電能連接的地方。”他們的成本分析顯示，一塊土豆電池(一個(gè)煮過(guò)的土豆加上鋅、銅電極組成)所產(chǎn)生的便攜式電能成本為每千瓦時(shí)9美元，這比常見(jiàn)的1.5伏AA堿性電池或干電池便宜50倍，后者每千瓦時(shí)需要49到84美元。與發(fā)展中國(guó)家使用的煤油燈相比，土豆電池的成本也便宜了差不多6倍。

于是，我們就有了這樣的疑問(wèn)：為什么土豆電池還沒(méi)有出現(xiàn)巨大的成功呢?

2010年，全世界共收獲了驚人的324181889噸土豆。作為世界上最重要的非谷物糧食，土豆是131個(gè)國(guó)家中最重要的淀粉來(lái)源。土豆很便宜，易于存儲(chǔ)，而且能保存很長(zhǎng)時(shí)間。目前世界上有12億人還無(wú)法享受電力帶來(lái)的便利生活，一顆小小的土豆或許就是解決這一問(wèn)題的答案——至少研究者是這么想的。“我們認(rèn)為一些組織可能會(huì)感興趣，”拉賓諾維茨說(shuō)，“我們覺(jué)得，印度的政治家們可以在土豆上印上名字再分發(fā)出去，這些土豆電池的成本還不到1美元。”

然而，他們的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)過(guò)去了3年，為什么還沒(méi)有政府、公司或其他組織認(rèn)可土豆電池呢?拉賓諾維茨說(shuō)：“答案很簡(jiǎn)單：他們根本就不了解。”不過(guò)，事實(shí)也許比這復(fù)雜得多。

首先，利用食物作為能源就是一大爭(zhēng)議。聯(lián)合國(guó)糧食和農(nóng)業(yè)組織(FAO)負(fù)責(zé)自然資源的高級(jí)官員奧利維爾·杜波依斯(Olivier Dubois)說(shuō)，利用糧食作為能源——如用甘蔗生產(chǎn)生物燃料——必須避免削減食物儲(chǔ)備，以及與農(nóng)民競(jìng)爭(zhēng)。

“你首先要看到：有沒(méi)有足夠用來(lái)吃的土豆?然后，我們?cè)谪溬u土豆獲利的時(shí)候有沒(méi)有與農(nóng)民發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)?”他解釋道，“因此，如果食用的土豆夠了，商用的土豆夠了，還有一些土豆剩下來(lái)，那好，這個(gè)主意就可以實(shí)現(xiàn)。”

在像肯尼亞這樣的國(guó)家，土豆是僅次于玉蜀黍的第二大糧食作物。今年該國(guó)的農(nóng)戶共收獲了差不多1000萬(wàn)噸土豆，但有約10%到20%由于缺乏通向市場(chǎng)的渠道，或者較差的存儲(chǔ)條件及其他問(wèn)題而損失掉。這些沒(méi)能進(jìn)入市場(chǎng)的土豆很適合用于制成土豆電池。

絕佳的應(yīng)用例子

另一個(gè)例子是，在斯里蘭卡，當(dāng)?shù)啬塬@得的土豆既少又貴。因此凱拉尼亞大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)決定利用另一種原料來(lái)進(jìn)行類似實(shí)驗(yàn)，這種材料就是在斯里蘭卡常見(jiàn)的芭蕉。物理學(xué)家賈亞蘇里亞(KD Jayasuriya)及其同事發(fā)現(xiàn)，“煮”的技術(shù)同樣可以用在芭蕉莖上，而最好的發(fā)電效果是在煮熟之后，再切碎這些芭蕉莖。通過(guò)這一方法，他們現(xiàn)在能夠使一盞LED燈點(diǎn)亮超過(guò)500小時(shí)。賈亞蘇里亞說(shuō)：“我認(rèn)為土豆產(chǎn)生的電流稍微穩(wěn)定一些，但芭蕉的莖是免費(fèi)的，是我們丟棄的東西。”

也有一些人對(duì)土豆能源的可行性有所懷疑。“實(shí)際上，土豆電池就像你在商店里買的其他常規(guī)電池一樣，”美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)的德雷克·洛夫利(Derek Lovley)說(shuō)，“它只是用了不同的介質(zhì)而已。”從原理上說(shuō)，土豆并非電能的來(lái)源，實(shí)際上這些電視來(lái)自鋅的腐蝕。洛夫利說(shuō)：“它是有耗損的，金屬隨著時(shí)間推移會(huì)被腐蝕。”這就意味著你必須在一段時(shí)間后更換鋅——當(dāng)然還有土豆，或者芭蕉莖。

當(dāng)然，在許多發(fā)展中國(guó)家中鋅還是很便宜的，而且賈亞蘇里亞認(rèn)為，這種電池比起煤油燈來(lái)更加節(jié)省成本。一根鋅電極可以使用大約5個(gè)月的時(shí)間，成本相當(dāng)于1升煤油，而這些煤油只能供普通的斯里蘭卡家庭使用兩天。另一方面，你也可以使用其他電極，如鎂或鐵。

不過(guò)，倡導(dǎo)土豆電池的人還需要克服另一個(gè)問(wèn)題：消費(fèi)者對(duì)土豆的感覺(jué)。相對(duì)于其他現(xiàn)代技術(shù)，如太陽(yáng)能等，土豆作為能量來(lái)源看起來(lái)并不十分吸引人。One Degree Solar是一家在肯尼亞銷售微型太陽(yáng)能家庭系統(tǒng)的公司，其創(chuàng)立者Gaurav Manchanda說(shuō)，人們購(gòu)買他們的產(chǎn)品時(shí)，考慮的不僅僅是成本和價(jià)格。他解釋道：“他們需要看到這里面的價(jià)值，不僅是產(chǎn)品的展示，還有性能。”而且，基本上，有些人也不想向他的鄰居顯擺一個(gè)土豆電池。

當(dāng)然，我們不能否認(rèn)土豆電池的構(gòu)想是可行的，而且成本相當(dāng)?shù)土?，但要真正投入到現(xiàn)實(shí)生活中，還需要相當(dāng)長(zhǎng)一段過(guò)程。