- 頭條美國研究人員發布成果，用空氣中的水分發電2020-10-21 作者：本社報道 | 來源： | 點擊率：導語美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校研究人員稱，他們開發出了一種新型的發電設備，能夠通過一種蛋白納米薄膜，利用空氣中的水分產生電能，相關研究成果已發表于《自然》雜志。
眾所周知，空氣是地球上動植物生存的基本條件，它可以供人類及動物進行呼吸，可以供植物進行光合作用。此外，空氣可以助燃、空氣有浮力，聲音傳播需要借助空氣等。總而言之，空氣對人類的生產、生活的各個方面都起著非常重要的作用。
那么，大家知道空氣可以發電嗎？自1978年德國建立了世界上第一座空氣發電站，能源專家就一直十分看好空氣發電技術。空氣發電技術，又被稱為空氣壓縮能源儲存技術，即利用空氣壓縮機，將大自然中的空氣吸收壓縮成密度、高壓力大的有效氣壓資源，并儲存穩壓，待需要使用時再通過放氣閥門和輸氣管道向氣輪機內排放，沖動氣輪機葉輪運轉并拖動發電機轉子運轉而發電。
除了風電、光伏、生物質等可再生能源發電，空氣發電也是一種清潔能源生產方法，此外它還可以作為一種備用電站。但多年來，由于燃料價格相對容易獲取且價格相對便宜，空氣發電技術并沒有獲得實質性突破，目前仍鮮少有人問津。
空氣可以發電，空氣中的水分也能發電。近日，美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校研究人員稱，他們開發出了一種新型的發電設備，能夠通過一種蛋白納米薄膜，利用空氣中的水分產生電能，相關研究成果已發表于《自然》雜志。
空氣遍布于地球的每個角落，透明且無色無味，主要由氮氣（體積約78%）、氧氣（體積約21%）組成。除了這兩種主要氣體外，空氣中還包含著體積約0.934%的稀有氣體、0.04%的二氧化碳及0.002%的其他物質，如水蒸氣、雜質等。
據該團隊研究人員介紹，他們將這種新設備稱為“空氣發電機”，其最主要的構件是由微生物地桿菌生產的導電蛋白納米線構成的厚度只有7微米的納米薄膜。當暴露于空氣中時，納米薄膜會吸收其中的水分，形成一個可自我維持的水分梯度，并以這一水分梯度為驅動力繼而產生約0.5伏的持續電壓，電流密度約為每平方厘米17微安。
納米技術的進步，讓利用自然環境中的微小能量變得簡單，比如有些納米結構可以利用微微流動的空氣發電；經特殊處理的納米薄膜可以被打造成日常的穿戴衣物，將人體運動所產生的動能轉化為電能；利用納米技術研制的新型球狀摩擦發電機可以在海面通過波浪的摩擦進行發電。
從環境中收集能量的自持系統為清潔能源帶來了希望，但如太陽能、風能等已知發電技術對環境都有著特定的要求。這些要求往往限制了場地部署，也限制了發電潛力，而無處不在的空氣則為清潔能源的獲取提供了另一種更為可取的途徑。
研究人員指出，與太陽能、風能等可再生能源相比，利用空氣中的水分發電具有明顯優勢，它無污染、可再生，且成本比較低。此外，“空氣發電機”對位置或環境條件沒有過多要求，不需要陽光或風，甚至可以在室內使用，即使在如撒哈拉沙漠這樣濕度極低的地區也可以發電。
該團隊研究人員進一步表示，當前一代“空氣發電機”利用濕度差來發電，所產生的電能雖然不大，但足以為小型電子設備供電。一旦這些創新投入實際應用后，未來在世界各個角落部署微型電器將會十分便利。
該研究團隊希望能盡快將新技術推向商業應用，下一步計劃對該設備進行升級，讓其可為智能手表等可穿戴電子設備供電。而他們的最終目標則是制造出能夠為房屋供電的大型系統，如該項新技術可能會被應用到墻壁油漆中，從而為家庭提供電力，或可以開發獨立的空氣動力發電機等。
相關研究成果發表在《Nature》，論文標題為“Power generation from ambient humidity using protein nanowires”。
