UMass Amherst的工程师全天候24小时从稀薄的空气中获取大量清洁能源
研究人员描述了“通用空气发电效应”——几乎任何材料都可以设计成带有纳米孔,以获取具有成本效益、可扩展、无中断的电力
马萨诸塞州阿姆赫斯特——马萨诸塞大学阿默斯特分校的一个工程师团队最近表明,几乎任何材料都可以变成一种设备,可以不断地从空气中的湿气中获取电能。秘诀在于能够在材料中加入直径小于100 纳米的纳米孔。该研究发表在《先进材料》杂志上。
“这非常令人兴奋,”麻省大学阿默斯特工程学院电气与计算机工程专业的研究生、该论文的第一作者刘晓萌说。“我们正在打开一扇从稀薄空气中获取清洁电力的大门。”
“空气中含有大量的电力,”该论文的资深作者、麻省大学阿姆赫斯特分校工程学院电气与计算机工程助理教授Jun Yao说。“想想一朵云,它只不过是一团水滴。这些液滴中的每一个都含有电荷,当条件合适时,云可以产生闪电——但我们不知道如何可靠地从闪电中捕获电能。我们所做的是创建一个人造的小型云,以可预测和持续的方式为我们发电,以便我们可以收获它。”
人造云的核心取决于 Yao 和他的同事所说的“通用空气发电机效应”,它建立在 Yao 和共同作者、UMass Amherst 微生物学特聘教授 Derek Lovley 之前完成的工作之上2020 年表明,可以使用一种由硫还原地杆菌生长的蛋白质纳米线制成的特殊材料,从空气中持续收集电能。
“在发现Geobacter之后,我们意识到,”Yao 说,“从空气中发电的能力——我们当时称之为‘空气发电效应’——被证明是普遍的:实际上任何一种材料都可以从空气中获取电能,只要它具有某种特性。”
那个财产?“它需要有小于 100 纳米 (nm) 的孔,或者小于人类头发宽度的千分之一。”
这是因为一个称为“平均自由程”的参数,即物质的单个分子(在本例中为空气中的水)在撞到同一物质的另一个单个分子之前行进的距离。当水分子悬浮在空气中时,它们的平均自由程约为 100 nm。
姚和他的同事们意识到他们可以根据这个数字设计一个电力收集器。这种收集器将由一层薄薄的材料制成,该材料充满了小于 100 nm 的纳米孔,可以让水分子从材料的上部传递到材料的下部。但是由于每个孔都非常小,水分子在穿过薄层时很容易撞到孔的边缘。这意味着该层的上部会比下部受到更多携带电荷的水分子的轰击,从而产生电荷不平衡,就像在云中一样,因为上部相对于下部增加了电荷。这将有效地创建一个电池——只要空气中有任何湿度就可以运行的电池。
“这个想法很简单,”姚说,“但它以前从未被发现,它开启了各种可能性。” 收割机可以用几乎所有种类的材料设计,为具有成本效益和环境适应性的制造提供广泛的选择。“你可以想象用一种材料制成的收割机用于雨林环境,另一种用于更干旱的地区。”
由于湿度始终存在,收割机将在夜间全天候运行,无论风雨无阻,无论是否有风,这解决了风能或太阳能等技术的主要问题之一,这些技术只能在特定条件下工作.
最后,由于空气湿度在三维空间中扩散,而 Air-gen 装置的厚度仅为人类头发宽度的几分之一,因此可以将数千个它们堆叠在一起,从而有效地扩大数量在不增加设备占地面积的情况下节省能源。这种 Air-gen 设备能够为一般电力设施提供千瓦级的电力。
“想象一个未来的世界,无论你走到哪里,都能获得清洁电力,”姚说。“通用的 Air-gen 效应意味着这个未来世界可以成为现实。”
这项研究得到了美国国家科学基金会、索尼集团、Link 基金会和麻省大学阿默斯特分校应用生命科学研究所 (IALS)的支持,该研究所结合了麻省大学阿默斯特校区 29 个院系的深厚跨学科专业知识,将基础研究转化为创新有益于人类健康和福祉。
免责声明:本文由用户上传,与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考,并不构成投资建议。投资者据此操作,风险自担。 如有侵权请联系删除!
-
作为全部11支MotoGP车队及90% Moto2和Moto3车队的供应商,布雷博如今已成为顶级摩托车赛事的技术标杆。全球制...浏览全文>>
-
(2025 年 6 月 14 日,广州)6 月 14 日晚,华语摇滚乐坛标志性人物苏见信(信)携「尽兴而活」巡回...浏览全文>>
-
(2025 年 6 月 14 日,广州)6 月 14 日晚,华语摇滚乐坛标志性人物苏见信(信)携「尽兴而活」巡回...浏览全文>>
-
淮北威然是一款备受关注的商务MPV车型,以其宽敞的空间、豪华的内饰和卓越的舒适性吸引了众多消费者的目光。对...浏览全文>>
-
途观X作为上汽大众旗下的高端轿跑SUV,凭借其独特的设计和强劲的性能吸引了众多消费者的关注。在淮南地区,途...浏览全文>>
-
探岳X作为一款备受关注的中型SUV,凭借其时尚的设计和出色的性能,在市场上一直拥有不错的口碑。对于有意购买...浏览全文>>
-
2025款大众高尔夫GTI作为一款备受关注的高性能紧凑型轿车,在汽车市场中一直占据着重要地位。对于安徽亳州地区...浏览全文>>
-
池州长安启源C798作为一款备受关注的新能源车型,在市场上一直保持着较高的热度。随着消费者对新能源汽车需求...浏览全文>>
-
安徽池州地区的汽车市场近期迎来了一波喜讯,2025款高尔夫GTI的新车报价再次刷新了消费者的期待。这款备受瞩目...浏览全文>>
-
济南揽境作为一款备受关注的中大型SUV,其2025新款在外观设计、内饰配置以及动力性能方面均进行了全面升级。新...浏览全文>>
- 三星获得基于一天中的时间和天气的人工智能壁纸功能专利
- 如何将陶瓷融入室内设计
- 努萨海滨豪宅标价 2000 万美元
- 三星 Galaxy S25 Slim:泄露 iPhone 17 Air 竞争对手的旗舰相机规格
- AMD Radeon RX 8800 XT 参考设计在意外广告中泄露
- M3 Touring 与 RS4 Avant:终极冬季测试
- 量产版 Corvette 仅用了令人震惊的 2.3 秒就从 0 加速到 60 英里/小时
- 婴儿潮一代希望房价上涨
- 购买 OnePlus 12 可节省 250 美元
- 更新后的奥迪 E-tron GT:性能和价格均有所提高
- 达尔文市场将在 2025 年回暖
- Circle to Search 可能看起来更像 Apple Intelligence
- 2023年财富全球论坛荣耀对可折叠智能手机等的预测
- TECNO Spark Go 2024配备6.6英寸90Hz显示屏立体声扬声器在发布前预告
- 橡树城改造扩大到包括豪华生活的定制住宅
- Netflix将哈迪斯时空幻境和死亡之门添加到其游戏库中
- 联想Legion Go发布时间表已公布并列在该公司的官方网站上
- 苹果手表最佳优惠
- Stardock发布Fences5预览版现已适用于Windows11和10
- 揭晓Scout重新定义冒险骑行的终极步进电动自行车