眾所周知，今天人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展已離不開(kāi)電能。可你是否想過(guò)，未來(lái)有一天電能會(huì)從天而降、由地而升，甚至無(wú)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(lèi)物質(zhì)。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(nèi)部是極其微小的獨(dú)立單元格，單元格由a、b兩層聚合物組成。當(dāng)雨滴沖擊到薄膜上時(shí)，a層吸收陽(yáng)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(fù)電，即相當(dāng)于一個(gè)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(guān)，若降雨斷斷續(xù)續(xù)，電流的輸出就會(huì)十分不穩(wěn)定。如果將這種薄膜與傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板結(jié)合，便能晴天雨天都發(fā)電。
由地而升——
讓地?zé)岚l(fā)電
據(jù)計(jì)算，全球浪費(fèi)的紅外輻射能源每分鐘可達(dá)上億千兆瓦。近日，沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的物理學(xué)家們，利用量子隧道技術(shù)，將地?zé)嶂袩o(wú)法被利用的紅外輻射轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存的電能。
眾所周知，光具有波粒二象性。物理學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種極細(xì)的天線，用來(lái)捕捉紅外輻射中的電子，通過(guò)天線中的“金屬-絕緣體-金屬”(MIM)二極管，傳送電子經(jīng)過(guò)一個(gè)由金和鈦金屬薄膜構(gòu)成的強(qiáng)電場(chǎng)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(gè)裝置可以無(wú)視自然天氣的干擾，24小時(shí)不間斷轉(zhuǎn)化電能，為人類(lèi)穩(wěn)定供電。但不足的是，該裝置要使天線達(dá)到納米級(jí)別的重疊，制作天線的兩只機(jī)械臂需要精確定位，使得這項(xiàng)技術(shù)的“門(mén)檻”過(guò)高，全面普及面臨困境。
無(wú)中生有——
讓空氣發(fā)電
近日，國(guó)外一所高校的電氣工程師和微生物學(xué)家聯(lián)手，開(kāi)發(fā)出一種“空氣發(fā)電機(jī)”，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(dǎo)電蛋白納米線，“編織”成一個(gè)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?cè)诒∧さ撞亢晚敳扛靼惭b一個(gè)電極，當(dāng)?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(dòng)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(huì)形成一個(gè)可自行維持的水分梯度，“空氣發(fā)電機(jī)”便能實(shí)現(xiàn)2個(gè)月以上的持續(xù)發(fā)電。
不過(guò)，它產(chǎn)生的電量十分有限，單個(gè)設(shè)備只能產(chǎn)生約0.5V的持續(xù)電壓，電流密度約為17μA/cm。