科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一款「空氣發(fā)電機」，「憑空發(fā)電」真的實(shí)現了
清潔能源被認為是未來(lái)的趨勢，近年來(lái)、蘋(píng)果、Google 等科技互聯(lián)網(wǎng)公司都加大了對風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電項目的投入，如何提高可再生能源的利用效率也是科學(xué)家們一直在研究的課題。最近科學(xué)家研發(fā)出一種發(fā)電裝置 Air-gen，可以直接利用空氣中的水分發(fā)電，這項技術(shù)未來(lái)可能會(huì )對可再生能源、氣候變化和醫療領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。這種裝置由馬薩諸塞大學(xué)安姆斯特分校的電氣工程師 Jun Yao 和 微生物學(xué)家 Derek Lovley共同研發(fā)，研究人員將這個(gè)裝置稱(chēng)為「空氣發(fā)電機」（ air-powered generator），研究成果已經(jīng)發(fā)表在《自然》雜志上。按照 Jun Yao 的說(shuō)法，這套發(fā)電機可以「憑空發(fā)電」，這到底是怎么是實(shí)現的？根據《自然》雜志的報道，這種「空氣發(fā)電機」主要由微生物地桿菌產(chǎn)生的導電蛋白納米線(xiàn)形成了 7 微米的薄膜構成，薄膜的底部和頂部各有一個(gè)電極。當蛋白納米線(xiàn)與電極相連后，就可以利用薄膜從空氣中吸收水分，水分子被分解成氫離子和氧離子，導致電荷在薄膜頂部聚集，利用兩個(gè)電極形成的電荷差讓電子流動(dòng)，從而產(chǎn)生電能。Jun Yao 表示，「空氣發(fā)電機」可以 7 天 24 小時(shí)不間斷地發(fā)電，而且過(guò)程中不需要外部電源，這種能源是無(wú)污染、可再生和低成本的。此外研究還發(fā)現，「空氣發(fā)電機」 在濕度為 45% 的空氣中效果更好，但即便在極度干燥的地方，比如撒哈拉沙漠，一樣能發(fā)電。Derek Lovley 表示，與太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源相比，「空氣發(fā)電機」有著(zhù)明顯優(yōu)勢，它不需要風(fēng)力和太陽(yáng)，在室內也能運行。據研究人員介紹，「空氣發(fā)電機」之所以能做到長(cháng)時(shí)間持續發(fā)電，關(guān)鍵在于納米薄膜在吸收空氣中的水分后，利用蛋白納米線(xiàn)之間的空隙形成一個(gè)可以自我維持的水分梯度，因此可以實(shí)現 2 個(gè)月以上的持續發(fā)電。不過(guò)這種「空氣發(fā)電機」產(chǎn)生的電量十分有限，單個(gè)設備只能產(chǎn)生約 0.5 V的持續電壓，電流密度約為 17 μA/cm2，需要多個(gè)設備一起運行才能實(shí)現供電。研究人員表示，目前「空氣發(fā)電機」已經(jīng)能為小型電子設備供電。為了提高「空氣發(fā)電機」的效率， Derek Lovley 的實(shí)驗室最近還開(kāi)發(fā)了一種新的微生物菌株，利用大腸桿菌批量生產(chǎn)納米蛋白線(xiàn)，進(jìn)一步降低成本。研究人員下一步計劃，是讓「空氣發(fā)電機」實(shí)現為健身追蹤器、智能手表等可穿戴設備供電，讓這些設備不再需要傳統的電池。他們還希望將其應用在手機上，讓手機用戶(hù)擺脫充電寶。而這項研究的最終的目的，則是開(kāi)發(fā)能為房屋供電的大型系統。這種「空氣發(fā)電機」體現了新能源研究的一個(gè)新的方向，通過(guò)電子工程和微生物學(xué)這樣的跨學(xué)科合作，如果這項技術(shù)真的能夠成熟商用，對于能源領(lǐng)域來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一大突破。據悉除了「空氣發(fā)電機」，該實(shí)驗室還在研發(fā)其他基于納米蛋白線(xiàn)的應用， Jun Yao 表示：
基于蛋白質(zhì)的電子設備新時(shí)代才剛剛開(kāi)始。
長(cháng)春市榮達電器有限公司
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