我國儲能網訊：科學家估計，一個普通土豆在水煮處理之后，足以讓LED燈為一個房間供應40天的照明。一個用鋅片和銅片制作的水煮土豆電池的發(fā)電成本約為9美元/千瓦時，比普通堿性電池便宜許多。

歸根結底，土豆電池的電能并非來自土豆，而是源于鋅(或其他用作負極的金屬)在氧化過程中釋放的電子。

用一個簡單的技巧，普通的土豆可以被變成電池。土豆是如此的廉價多產，且分布廣泛，而世界上又有那么多的地方依然沒有電能，土豆是否就是解決問題的關鍵？然而科學家發(fā)現，在現實世界推廣土豆電池比想象的更加困難。

水煮、燒烤、油炸？每個人都有自己喜歡的一款土豆菜肴。哈伊姆·拉賓諾維奇卻獨獨希望用土豆發(fā)電。

過去幾年，拉賓諾維奇和他在耶路撒冷希伯來大學的同事們一直在推廣“土豆能源”，試圖給那些未被電網覆蓋的邊遠地區(qū)送去電力。將土豆連接上幾塊金屬片、電線和LED燈泡，就可以為世界各地的窮鄉(xiāng)僻壤供應廉價的照明。他們還發(fā)現了一個簡單但聰明的方法，讓土豆能源變得更加地高效。拉賓諾維奇宣稱：“一只普通土豆在水煮處理之后，足以讓LED燈為一個房間供應40天的照明。”這個點子聽上去也許很荒謬，但卻建立在堅實的科學基礎之上。然而，拉賓諾維奇和他領導的小組發(fā)現，要在現實世界中推廣土豆能源，遠遠比他們最初想象的更加困難。

雖然拉賓諾維奇的團隊找到了新增土豆發(fā)電效率的方法，讓一只土豆能夠生產更多電能，但土豆發(fā)電的基本原理其實早在中學課本中介紹電池原理的章節(jié)中就已經提及。要用有機材料制作電池，你只要兩塊金屬———一個充當正極(銅)，一個充當負極(鋅)。土豆內所含的酸促使鋅和銅發(fā)生反應，鋅的電子被剝奪，流向銅，于是出現了電流。早在1780年，意大利生理學家路易吉·伽伐尼就發(fā)現了這一現象。他將兩塊金屬連接到一只青蛙的腿上，出現的電流導致青蛙的肌肉抽搐。但是，你可以將很多的材料放在正負兩極之間，獲得同樣的效果。和伽伐尼同時代的意大利物理學家亞歷山大·伏特使用鹽水浸泡過的紙為導電材料。其他人嘗試過更簡陋的“土制電池”，采用兩塊金屬板和一堆土或一桶水。

在教導高中生電池原理時，土豆是最常使用的道具。然而，讓拉賓諾維奇感到驚訝的是，從未有人研究過將土豆用作能源的可能性。因此，2010年，他決定親自嘗試，并找到兩合作伙伴———加州大學伯克萊分校的博士生亞歷克斯·戈爾德伯格和鮑里斯·拉賓斯基。

“我們嘗試了20種不同品種的土豆，”戈爾德伯格解釋說，“重點是研究它們的內部阻力，從而幫助我了解有多少能量以熱的形式被浪費。”

他們發(fā)現，簡單地將土豆水煮8分鐘，可破壞土豆內部的有機組織，減少阻力，允許更加自由地電子運動———從而生產更多的電能。他們還嘗試將土豆切成4至5片，將銅片和鋅片夾在中間，制成電池組，從而增大發(fā)電量。戈爾德伯格說，“我們發(fā)現，我們可以將電能的產量新增10倍，由于成本的大幅削減，這個效率已經頗具經濟前景。”

“雖然只是低壓電能，”拉賓諾維奇說，“但足以制造一節(jié)電池，在沒有連接電網的地方用于給手機或筆記本電腦充電。”

他們的分析顯示，一個用鋅片和銅片制作的水煮土豆電池的發(fā)電成本約為9美元/千瓦時。而普通1.5伏AA堿性電池的價格約為49-84美元/千瓦時。因此，土豆電池要便宜得多。和發(fā)展我國家普遍用于照明的煤油燈相比，土豆電池的價格只有1/6。這就引發(fā)了一個重要問題———為何土豆電池并沒有得到大規(guī)模的推廣使用？

2010年，全世界的土豆產量達到驚人的324181889噸。在世界130個國家，土豆都是頭號非谷物類糧食，是數十億人的重要淀粉來源。它們價格低廉，容易儲存，可存放很長時間。全球12億人生活在沒有電網的地方，一個簡單的土豆就可以解決電力問題———至少這是研究者們的美好理想。“我們以為公益組織會感興趣，”拉賓諾維奇說，“我們以為印度的政客們會向窮人發(fā)放印有他們名字的土豆電池。每個土豆電池的價格還不到1美元。”

然而，他們的實驗過去3年了，為何政府、公司、慈善組織還沒有爭相把土豆電池推廣到世界各地？拉賓諾維奇推測，“簡單的答案是，他們甚至不了解它的存在。”然而，真相可能要復雜得多。

第一個問題是，將食物用做能源。聯(lián)合國糧農組織的高級自然資源官員奧利維耶·杜波伊斯說，用食物生產量源———比如用甘蔗生出現物燃料———必須防止消耗食物儲備，防止和農民競爭。

“首先，你要了解，是否有足夠的土豆用于食用？其次，此舉是否會損害靠銷售土豆為生的農民的利益？”他解釋說，“假如土豆足夠使用，不會危及土豆農的利益，還有剩余土豆，那么才要考慮下一個問題———它真的管用嗎？”

在肯尼亞之類的國家，土豆是僅次于玉米的第二大糧食來源。內羅畢國際土豆中心的首席科學家埃爾瑪·舒爾特·戈爾德曼說，2013年，小型農場生產了約1000萬噸土豆，然而，其中約10%-20%由于缺乏銷售市場和糟糕的儲藏條件等問題而腐爛浪費。這些浪費掉的土豆完全可以被用作電池。

其他地方的情況又不盡相同。比如在斯里蘭卡，當地出產的土豆稀少，價格昂貴。因此，不久前，卡拉尼亞大學的一隊科學家決定嘗試用一種更常見的野生作物———芭蕉———取代土豆。物理學家KD·加亞蘇里亞和他領導的小組發(fā)現，水煮同樣有助提高芭蕉的發(fā)電效率———效果最好的方法是在水煮之后將芭蕉切片。他們發(fā)現，水煮之后，一顆芭蕉供應的電能可供一個LED燈泡照明500小時。加亞蘇里亞說，“我認為，土豆的電流更穩(wěn)定一些，但芭蕉在我們這里卻是免費的，經常被扔掉。”

雖然如此，依然有人懷疑土豆電能的可行性。“在現實生活中，土豆電池和你在商店購買的普通電池本質上是相同的，”馬薩諸塞大學的德里克·洛夫利說，“它只是采用了不同的媒介。”雖然土豆可防止能源作為熱量流失，但它并非能量之源———事實上，電池的能源來自鋅的氧化所導致的電子流失。“金屬不斷的氧化變質，”洛夫利說，這意味著你必須替換掉鋅片，當然，土豆(或芭蕉)也要替換。

然而，鋅并非什么昂貴的金屬。在大多數的發(fā)展我國家，它的價格相當便宜。加亞蘇里亞爭辯說，不管怎么說，土豆(芭蕉)電池依然比煤油燈便宜高效。一個鋅電極可持續(xù)使用5個月，而價格僅相當于1升煤油。在斯里蘭卡，平均每個家庭兩天就要消耗1升煤油用于照明。當然你還可以選擇其他在當地更廉價的金屬，比如鎂或鐵。

然而，土豆倡導者們還必須克服其他的困難：消費者對土豆的看法。比較太陽能之類的現代技術，土豆無論怎么看都不像是誘人的能源。創(chuàng)建“1度太陽能”公司，專門在肯尼亞銷售微型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的高拉夫·曼昌達說，人們選擇購買他們的產品并不僅僅因為效率和價格：“他們終究是消費者，必須看到產品的價值，不僅看中它的功能，也要考慮地位和面子問題。”歸根結底，很多人會認為土豆電池太簡陋，太土氣，不值得向鄰居炫耀。

然而，這一切都無法否定，土豆電池確實管用，而且價格便宜。土豆電能的倡導者們無疑會繼續(xù)奮斗下去。