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第11版:科技前沿 PDF版下載

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兵在掌上閱 亮劍彈指間

科技云


■本期觀察:方瀟澎 李云玲 智 軍

眾所周知,今天人類社會的發(fā)展已離不開電能。可你是否想過,未來有一天電能會從天而降、由地而升,甚至無中生有?

從天而降——

讓雨滴發(fā)電

雨水并非純凈水,其中包含著許多酸根鹽類物質。近日,中科院納米能源研究所發(fā)明了一種“雨滴發(fā)電薄膜”,利用自然降落的雨水發(fā)電。

這種特殊薄膜是利用納米材料制成的,內部是極其微小的獨立單元格,單元格由a、b兩層聚合物組成。當雨滴沖擊到薄膜上時,a層吸收陽離子,b層吸收陰離子,使得兩層聚合物形成等量異種電荷,分別帶正電和負電,即相當于一個電源。大量的a、b聚合物單元組成這種薄膜,與用電器相連,便能供電。

由于薄膜的發(fā)電量與降雨量有關,若降雨斷斷續(xù)續(xù),電流的輸出就會十分不穩(wěn)定。如果將這種薄膜與傳統(tǒng)太陽能電池板結合,便能晴天雨天都發(fā)電。

由地而升——

讓地熱發(fā)電

據(jù)計算,全球浪費的紅外輻射能源每分鐘可達上億千兆瓦。近日,沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學的物理學家們,利用量子隧道技術,將地熱中無法被利用的紅外輻射轉化為可儲存的電能。

眾所周知,光具有波粒二象性。物理學家們設計了一種極細的天線,用來捕捉紅外輻射中的電子,通過天線中的“金屬-絕緣體-金屬”(MIM)二極管,傳送電子經(jīng)過一個由金和鈦金屬薄膜構成的強電場微型隧道,便產(chǎn)生了電能。其中,MIM二極管大大提高了發(fā)電效率。

這個裝置可以無視自然天氣的干擾,24小時不間斷轉化電能,為人類穩(wěn)定供電。但不足的是,該裝置要使天線達到納米級別的重疊,制作天線的兩只機械臂需要精確定位,使得這項技術的“門檻”過高,全面普及面臨困境。

無中生有——

讓空氣發(fā)電

近日,國外一所高校的電氣工程師和微生物學家聯(lián)手,開發(fā)出一種“空氣發(fā)電機”,它可以直接利用空氣中的水分發(fā)電。

研究人員利用微生物地桿菌產(chǎn)生導電蛋白納米線,“編織”成一個7微米厚的薄膜,這種薄膜可以從空氣中吸收水分子,并將水分子分解為氫離子和氧離子。他們在薄膜底部和頂部各安裝一個電極,當?shù)鞍准{米線與電極相連后,氫離子和氧離子便分別聚集在薄膜頂部和底部,兩端形成了電荷差,電子流動便產(chǎn)生了電能。

因薄膜在吸收空氣中的水分后,蛋白納米線之間的空隙會形成一個可自行維持的水分梯度,“空氣發(fā)電機”便能實現(xiàn)2個月以上的持續(xù)發(fā)電。

不過,它產(chǎn)生的電量十分有限,單個設備只能產(chǎn)生約0.5V的持續(xù)電壓,電流密度約為17μA/cm。

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