科學家開發出一款「空氣發電機」，「憑空發電」真的實現了 精選

清潔能源被認為是未來的趨勢，近年來、蘋果、Google 等科技互聯網公司都加大了對風力和太陽能發電項目的投入，如何提高可再生能源的利用效率也是科學家們一直在研究的課題。


最近科學家研發出一種發電裝置 Air-gen，可以直接利用空氣中的水分發電，這項技術未來可能會對可再生能源、氣候變化和醫療領域產生重大影響。

這種裝置由馬薩諸塞大學安姆斯特分校的電氣工程師 Jun Yao 和 微生物學家 Derek Lovley 共同研發，研究人員將這個裝置稱為「空氣發電機」（air-powered generator），研究成果已經發表在《自然》雜誌上。按照 Jun Yao 的説法，這套發電機可以「憑空發電」，這到底是怎麼是實現的？


根據《自然》雜誌的報道，這種「空氣發電機」主要由微生物地桿菌產生的導電蛋白納米線形成了 7 微米的薄膜構成，薄膜的底部和頂部各有一個電極。當蛋白納米線與電極相連後，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，利用兩個電極形成的電荷差讓電子流動，從而產生電能。

Jun Yao 表示，「空氣發電機」可以 7 天 24 小時不間斷地發電，而且過程中不需要外部電源，這種能源是無污染、可再生和低成本的。

此外研究還發現，「空氣發電機」在濕度為 45% 的空氣中效果最好，但即便在極度乾燥的地方，比如撒哈拉沙漠，一樣能發電。Derek Lovley 表示，與太陽能和風能等可再生能源相比，「空氣發電機」有着明顯優勢，它不需要風力和太陽，在室內也能運行。

據研究人員介紹，「空氣發電機」之所以能做到長時間持續發電，關鍵在於納米薄膜在吸收空氣中的水分後，利用蛋白納米線之間的空隙形成一個可以自我維持的水分梯度，因此可以實現 2 個月以上的持續發電。

不過這種「空氣發電機」產生的電量十分有限，單個設備只能產生約 0.5 V 的持續電壓，電流密度約為 17 μA/cm²，需要多個設備一起運行才能實現供電。研究人員表示，目前「空氣發電機」已經能為小型電子設備供電。

為了提高「空氣發電機」的效率， Derek Lovley 的實驗室最近還開發了一種新的微生物菌株，利用大腸桿菌批量生產納米蛋白線，進一步降低成本。

研究人員下一步計劃，是讓「空氣發電機」實現為健身追蹤器、智能手錶等可穿戴設備供電，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，讓手機用户擺脱充電寶。而這項研究的最終的目的，則是開發能為房屋供電的大型系統。

這種「空氣發電機」體現了新能源研究的一個新的方向，通過電子工程和微生物學這樣的跨學科合作，如果這項技術真的能夠成熟商用，對於能源領域來説無疑是一大突破。

據悉除了「空氣發電機」，該實驗室還在研發其他基於納米蛋白線的應用， Jun Yao 表示：

引用基於蛋白質的電子設備新時代才剛剛開始。

資料來源：愛範兒（ifanr）