樹干上測(cè)出最高500毫伏電壓

在李文彬和高林兩位指導(dǎo)老師的支持下，李偉林和伙伴們的研究開始了。盡管此前的科學(xué)研究已經(jīng)證實(shí)了“植物電”的存在，但要“取電”就必須了解樹木帶電的具體特點(diǎn)，包括數(shù)量級(jí)、變化趨勢(shì)等。抱著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，他們決定從頭做起。

在工科樓實(shí)驗(yàn)室和北林大的校園里，李偉林他們拿著各種電極、導(dǎo)線和萬用表，對(duì)不同樹種、不同連接方式進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，美國(guó)梧桐、欒樹、油松……因?yàn)閷?dǎo)電用的小號(hào)螺絲釘要扎入樹皮內(nèi)部，他們還專門向校園的園林部門提交了申請(qǐng)，得到大力支持，“小號(hào)螺絲釘不會(huì)對(duì)樹木的正常生命活動(dòng)產(chǎn)生影響，這種方法屬于無損檢測(cè)?！崩顐チ终f，盡管如此，他們的實(shí)驗(yàn)還是小心再小心、仔細(xì)再仔細(xì)，“我們是林業(yè)大學(xué)的學(xué)生，對(duì)樹木的研究一定要科學(xué)化、規(guī)范化。”

測(cè)試的原理是這樣的：樹干作為負(fù)極，其根部周圍的土壤作為正極，通過電極、導(dǎo)線相連接，如果的確存在電勢(shì)差，就可以形成一個(gè)通電回路，萬用表就可以測(cè)到電壓。功夫不負(fù)有心人，電路接通的一瞬間，電表的數(shù)值猛然跳動(dòng)，讓李偉林和伙伴們歡呼雀躍。當(dāng)然，只測(cè)一次肯定不行。從2015年6月到2016年6月，他們整整收集了學(xué)校十多株不同品種的樹一年的電壓值，最高時(shí)的瞬時(shí)電壓能達(dá)到500多毫伏。

這些電被積累到了超級(jí)電容，經(jīng)過平均二十多天的積累，單個(gè)電容就可以存儲(chǔ)約300毫伏的電壓，從而創(chuàng)新地收集到了植物中的電能。

夏季最快8天充滿一支電容

電容收集到電勢(shì)差后，如何升壓存儲(chǔ)到鋰電池中也是個(gè)問題。李偉林說，由于野外環(huán)境特殊，植物電能在升壓過程沒有外界電能幫助，“沒有‘人工變壓器’，就需要實(shí)現(xiàn)無源升壓?！苯?jīng)過反復(fù)選型對(duì)比測(cè)試，他們又確定了升壓電路所要用的各種電子器件，并設(shè)計(jì)制作了電路板。他們創(chuàng)新地就地取材，利用樹木放出的電本身作為升壓電路的啟動(dòng)電壓，然后又不斷通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)升壓電路設(shè)計(jì)，最終既實(shí)現(xiàn)了環(huán)境能量自供電，又將電能轉(zhuǎn)化效率保持在了50%以上。

記者在李偉林的實(shí)驗(yàn)室見到了他們最新改進(jìn)的“植物充電寶”。這個(gè)裝置的主體如同一個(gè)餅干盒大小，打開后里面是密布的20個(gè)電容以及電路板、導(dǎo)線?！俺潆妼殹绷硪欢诉B接的是一條黑色的“腰帶”，里面“扎”著20枚螺絲釘，“這條‘腰帶’就是綁在樹上的，釘子進(jìn)入樹干，進(jìn)行電路連接。每一枚釘子通過導(dǎo)線連接一個(gè)電容?！崩顐チ纸榻B，原來是純導(dǎo)線連接，后來發(fā)現(xiàn)遇到雨雪天氣，電路容易不穩(wěn)定，因此用“腰帶”進(jìn)行了優(yōu)化。