利原标题:《一个偶然的失误，他们意外发现利用空气也可以发电……特斯拉的疯狂梦想会实现？在《视觉中国》20世纪初，天才发明家尼古拉·特斯拉提出了一个难以想象的幻想:直接从我们身边的空气中获取无限的电力供应，实现的思路是把地球和上层大气看成一个巨大电池的两端。特斯拉的幻想从未成真，但空气发电的概念激发了当代科学家的创造力。这张照片拍摄于1900年，尼古拉·特斯拉正在他的实验室里工作。2023年5月，马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的研究团队发表论文称，他们已经成功利用空气湿度产生了一股微小但持续的电流。根据年轻的物理学家和记者姚俊的说法，这种神奇的气流源于一次事故我们想做一个简单的空气湿度传感器，但是负责这个的学生忘了插上电源。“结果，姚俊和其他人惊讶地发现，这种由一系列微管(或纳米线)组成的装置总能产生电信号。这些微管的直径不超过人类头发直径的千分之一，只是让空气中的水分子进入，但不能在管内自由碰撞。观测结果表明，水分子每次与管内壁碰撞，都会给物质带来少量电荷。随着碰撞频率的增加，管子一端的电荷量会和另一端不同。”所以它就像一个电池，有正极和负极。当你连接两端时，电荷就会流动。“在新发表的研究中，姚俊的团队不再使用一维纳米管道，而是在薄膜材料上打孔数百万个纳米孔，让水分子在纳米孔中碰撞，改变薄膜上下两端的电荷差。他们建造的“湿度产生膜”只有人类头发直径的1/5，但它可以产生约1微瓦的功率——足以照亮大型LED屏幕上的单个像素。姚俊说:“空气无处不在。虽然这种装置产生的功率很小，但理论上我们可以通过堆叠多片薄膜来增加功率。“每天发出10千瓦时电的葡萄牙追随者一直在努力增加空气发电的功率。Svetlana Bucica和她的双胞胎儿子Andriy Bucica和Sergiy Bucica都在里斯本新大学工作。他也是欧盟“创造创新的‘谦卑用电’可再生能源转换技术以应对可持续能源挑战”的参与者，并且是CascataChuva的联合创始人。CATCHER项目旨在“将大气湿度转化为可再生能源”，初创公司CascataChuva有雄心将空气湿度发电的研究商业化。刘布奇卡的团队早在2015年就开始探索这一领域，比姚俊的团队更早。安德烈回忆说:“那时，我们被同龄人视为异类，正在做梦。”“但早期的概念证明，工作足以打脸。虽然电信号微弱且不稳定，但我们已经产生了真正的300 MW功率。当然，你必须努力让样本中有足够的湿度。”从那以后，刘布西卡的团队取得了很大的进步。CATCHER及其相关项目获得了欧洲创新委员会近550万欧元的资助。研究结果是一个灰色的薄圆盘形电池，直径4厘米。据Liu Bucica介绍，其中一个设备可以产生1.5伏和10毫安的电流——如果将2万个这样的空气湿度电池组合在一起，每天可以产生10千瓦时的电力。他们计划在2024年展示电池的原型。湿度和电能的未来很多学者都从不同角度对空气湿度电池的未来发表了自己的看法。牛津大学工程科学教授彼得·道博森持乐观态度:“如果它能够被设计和扩展，以避免被空气中的微生物污染，它的未来是可以预期的。防止微生物污染是一项令人兴奋的工程挑战。”伦敦帝国理工学院环境工程教授安娜·科尔(Anna Korre)问道，“这些设备应该如何制造？原材料采购、成本计算、环境足迹评估和规模扩张都需要时间和信念。”另一方面，成本问题非常关键。以色列特拉维夫大学地球物理学家科林·普莱斯(Colin Price)说:“所有新能源技术都应该考虑‘绿色溢价’，即选择清洁技术而不是排放更多温室气体的传统技术的额外成本。目前湿度电池技术的绿色溢价巨大，希望能通过研发、投资、清洁能源减税、对污染能源征税来降低溢价。”Liu Bucica的团队估计，这些设备的归一化能源成本(即其生命周期内发电的平均净现值成本)起初会真的很高，但通过大规模生产，它们有望大大降低湿度发电的成本，使其不逊于太阳能和风能。当然，这个目标的实现需要更多的投入，更多的原料，更理想的加工设备。姚俊等学者正在研究“理论上相对容易生产的有机材料”，而CATCHER项目的科学家们则利用氧化锆取得了可喜的成就，这种材料引起了燃料电池研究人员的关注。Liu Bucica的团队承认，优化原型和扩大生产可能需要几年时间，但一旦成功，湿度电池的优势显而易见。与太阳能或风力发电不同，空气湿度发电不分昼夜，不限室内室外，不限地点。“我们甚至希望基于这种发电系统，可以设计出具有发电能力的建筑材料，建造出无需接入电网就能利用湿度发电的建筑。”尽管当代科学距离从空气中获得无限的电力还很遥远，但我们有理由对此保持乐观，引用姚俊的说法:“空气中的水分子储存着巨大的能量。我们在雷暴中看到的闪电是由云中水分子的碰撞和摩擦造成的。我们要做的就是学会收集这些湿能量。”来源:'那是一场意外':把潮湿空气变成可再生能源的科学家本文来自微信微信官方账号:世界科学(ID: world-science)，由毕普星人整理。