使用空气中看不见的工具发电,科学家发现不是永念头的永念头!

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想象一种装置,放置在你屋子的某个地方,你的所有家电和照明设备都和它连在一起,你不用再投入任何款项和质料,然后你家里就会有24小时连续供应的电能了,不管有没有起风下雨,不管有没有出太阳,只要周围空气不枯竭你就有电。这个装置你会叫它什么?永念头?

世界上没有永念头,但上面形貌的装置确实存在,刚刚由马萨诸塞大学阿默斯特分校的电气工程师姚军(Jun Yao)及其团队发现出来,被称为空气发电机(Air-gen),只是现在发生的电能还极为有限。

Air-gen并不是永念头,它只是使用了我们看不见的工具——空气中的水分梯度来发生电能。

团队的另一位焦点人物,微生物学家德里克·洛夫利在30多年前就发现,一种地杆菌属(Geobacter)的微生物可以生成导电的卵白质纳米线,今后就一直研究如何让其发生实际的应用。经由多年努力后,科学家们将地杆菌制成7微米厚的卵白质纳米线薄膜,装上两个电极,袒露在空气中后,纳米线薄膜能够吸收空气中的水蒸气,在两个电极之间传导一连的电流,从而在器件上发生了电压梯度。

研究人员认为,电荷可能是由水分梯度发生的,水分梯度可以在纳米线质料中形成质子的传输,从而发生恒定电场或者类似于生物系统中的静息电位。现在该装置已经能够发生0.5伏的连续电压,电流密度约为每平方厘米17微安。

看起来似乎有些微不足道,但研究人员表现,将多个设备毗连起来后,就可以发生足够的电力,为智能手机和其它小型电子设备充电,而且在撒哈拉这样干燥的沙漠地域都能够使用。未来可以将卵白质纳米线质料联合墙面涂料,制成大型的空气发电系统,从而为清洁能源做出更大的孝敬。最可喜的是,科学家们已经可以用大肠杆菌来生产卵白质纳米线薄膜,解决了生产瓶颈,从而能够提供更廉价的解决方案。

如果能够乐成,这项装置看来已经很是靠近“永念头”了,完全可以说是“不是永念头的永念头”。只是仅仅使用空气中的水分梯度,单元面积发生的电能可能还是太小,不知道需要多大面积的“空气发电机”,才气为越来越“饕餮”的人类能源消耗提供足够的电力?

这篇论文的首个版本2020年2月公布在《自然》杂志上。

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