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发布: 6:30pm 12/08/2023

湿气

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研究团队忘插电意外发现 湿气转化电力

绿量无穷∕ 科学家意外发现  潮湿空气可转为再生能源
马萨诸塞州大学阿默斯特分校的助理教授姚俊认为,或许能从云雾缭绕的天空中找到乐观的希望。“有大量的能量储存在空气中的水分子中,这是雷暴中看到闪电效应的原因 。”(取自Pexels图库)

(艾摩斯特市12日综合电)20世纪初,塞尔维亚发明家特斯拉就推测可以从稀薄的空气获取无限的免费电能,现在的问题是要如何扩大规模并为住家供电。

雄心勃勃的特斯拉想的是宏大的规模,甚至将地球和上层大气看作一个巨大电池的两端。很显然的,他的梦想未能实现,但如今研究人员对电力(hygroelectricity )——即从空气中提取电能——再次表现出浓厚的兴趣,只是他们考虑的不是大规模,而是非常微小的尺度。

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今年5月,马萨诸塞州大学阿默斯特分校的团队发布了一份论文,宣称他们成功从潮湿的空气中产生一小段持续的电流。

该研究的带领作者姚俊(译音)教授说:“这真的纯属意外,我们最初只是在制作一个空气湿度的传感器。但不知为什么,负责这项工作的学生竟然忘记插电了。”

水分子在管道碰撞出现电荷

该装置由微观管道或纳米线组成,居然能够产生电信号,让该团队感到惊讶。

每根纳米线的直径不到人类头发的千分之一,其宽度足以让空气中的水分子进入,但由于过于窄小,水分子在管道内来回碰撞,每次碰撞都会产生少量电荷,碰撞频率多了,管道两端就会出现不同的电荷。

姚俊说:“就像电池一样,有正极和负极,连接两端时,电荷就会流动。”

团队在最近的研究中不再使用纳米线,而是在材料上打上数百万个微小的孔或纳米孔。新设计的装置只有指甲盖的大小,宽度是人类头发宽度的五分之一,能够产生大约1微瓦的电力,足以点亮大型LED屏幕上的一个像素。

另一个鲁比克和她的双胞胎儿子安德里和塞尔奇组成的团队正在尝试“将大气湿度转化为可再生能源。”鲁比克和安德里都参与了位于里斯本的Catcher项目,他们在2015年开始该项目时被认为是“怪人”。

当时他们的装置的信号不稳定,产生的电力仅有300毫瓦的电力。

时至今日,他们取得了长足的进展。Catcher项目及相关项目获得了欧洲创新委员会近550万欧元(约2800万令吉)的资金支持。他们成功研发出一个直径为4公分的薄灰色圆盘,这个装置可以产生相对低的1.5伏特和10毫安电流。然而,据称,将2万个装置堆叠成一个洗衣机大小的立方体,就可以每天产生10千瓦时的电能,相当于一个英国普通家庭的用电量。他们计划在2024年前制作一个可供演示的原型。

绿量无穷∕ 科学家意外发现  潮湿空气可转为再生能源
100nm纳米孔可从空气中的水分子产生电力。(互联网照片)
湿气电力何时何地皆可运行

与太阳能或风能不同,湿气电力发电机无论是白天或晚上、室内室外,都可以在多种场景下运行。

虽然“从湿气转化电力”听起来不可思议,但牛津大学工程科学名誉教授多布森持乐观态度。他说:“只要进行了工程设计并规模化,同时避免装置被大气微生物污染,这个装置就应该可以运作了。”

鲁比克团队估计,这些装置通过大规模生产后,能大幅降低成本,最终将湿气电力推向与太阳能和风能平起平坐的地位。然而,要实现这一目标,他们还需要投资、获取原材料并处理原材料的设备。

这一切听起来像是天方夜谭,然而,姚俊认为,我们或许能从云雾缭绕的天空中找到乐观的希望。“有大量的能量储存在空气中的水分子中,这是雷暴中看到闪电效应的原因,这种能量肯定是有的,问题是我们该怎么去捕捉和利用它。”

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