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知道吗,空气中的水分可以发电!

日期:2020-02-27    来源:电气新科技

国际电力网

2020
02/27
14:32
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关键词: 可再生能源发电 空气发电 发电设备

   众所周知,空气是地球上动植物生存的基本条件,它可以供人类及动物进行呼吸,可以供植物进行光合作用。此外,空气可以助燃、空气有浮力,声音传播需要借助空气等。总而言之,空气对人类的生产、生活的各个方面都起着非常重要的作用。

  那么,大家知道空气可以发电吗?自1978年德国建立了世界上第一座空气发电站,能源专家就一直十分看好空气发电技术。空气发电技术,又被称为空气压缩能源储存技术,即利用空气压缩机,将大自然中的空气吸收压缩成密度、高压力大的有效气压资源,并储存稳压,待需要使用时再通过放气阀门和输气管道向气轮机内排放,冲动气轮机叶轮运转并拖动发电机转子运转而发电。
  除了风电、光伏、生物质等可再生能源发电,空气发电也是一种清洁能源生产方法,此外它还可以作为一种备用电站。但多年来,由于燃料价格相对容易获取且价格相对便宜,空气发电技术并没有获得实质性突破,目前仍鲜少有人问津。
  空气可以发电,空气中的水分也能发电。近日,美国马萨诸塞大学阿默斯特分校研究人员称,他们开发出了一种新型的发电设备,能够通过一种蛋白纳米薄膜,利用空气中的水分产生电能,相关研究成果已发表于《自然》杂志。
  空气遍布于地球的每个角落,透明且无色无味,主要由氮气(体积约78%)、氧气(体积约21%)组成。除了这两种主要气体外,空气中还包含着体积约0.934%的稀有气体、0.04%的二氧化碳及0.002%的其他物质,如水蒸气、杂质等。
  据该团队研究人员介绍,他们将这种新设备称为“空气发电机”,其最主要的构件是由微生物地杆菌生产的导电蛋白纳米线构成的厚度只有7微米的纳米薄膜。当暴露于空气中时,纳米薄膜会吸收其中的水分,形成一个可自我维持的水分梯度,并以这一水分梯度为驱动力继而产生约0.5伏的持续电压,电流密度约为每平方厘米17微安。
  纳米技术的进步,让利用自然环境中的微小能量变得简单,比如有些纳米结构可以利用微微流动的空气发电;经特殊处理的纳米薄膜可以被打造成日常的穿戴衣物,将人体运动所产生的动能转化为电能;利用纳米技术研制的新型球状摩擦发电机可以在海面通过波浪的摩擦进行发电。
  从环境中收集能量的自持系统为清洁能源带来了希望,但如太阳能、风能等已知发电技术对环境都有着特定的要求。这些要求往往限制了场地部署,也限制了发电潜力,而无处不在的空气则为清洁能源的获取提供了另一种更为可取的途径。
  研究人员指出,与太阳能、风能等可再生能源相比,利用空气中的水分发电具有明显优势,它无污染、可再生,且成本比较低。此外,“空气发电机”对位置或环境条件没有过多要求,不需要阳光或风,甚至可以在室内使用,即使在如撒哈拉沙漠这样湿度极低的地区也可以发电。
  该团队研究人员进一步表示,当前一代“空气发电机”利用湿度差来发电,所产生的电能虽然不大,但足以为小型电子设备供电。一旦这些创新投入实际应用后,未来在世界各个角落部署微型电器将会十分便利。
  该研究团队希望能尽快将新技术推向商业应用,下一步计划对该设备进行升级,让其可为智能手表等可穿戴电子设备供电。而他们的最终目标则是制造出能够为房屋供电的大型系统,如该项新技术可能会被应用到墙壁油漆中,从而为家庭提供电力,或可以开发独立的空气动力发电机等。
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