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一篇奇思妙想的Nature,华人科学家利用空气湿度发电!

2020-2-19 19:27| 发布者: 肥仔拳| 查看: 175| 评论: 0|来自: 纳米人

摘要: 第一作者:Xiaomeng Liu通讯作者:Jun Yao通讯单位:马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校从环境中获取能量可以为自供电系统提供清洁能源。但现有的太阳能电池、热电装置和机械发电机等已知技术都有特定的环境要求,这些要求 ...

第一作者:Xiaomeng Liu
通讯作者:Jun Yao
通讯单位:马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校

从环境中获取能量可以为自供电系统提供清洁能源。但现有的太阳能电池、热电装置和机械发电机等已知技术都有特定的环境要求,这些要求限制了它们的使用范围,限制了它们持续生产能源的潜力。

现在,无处不在的大气湿度,为我们提供了另外一种选择。

有鉴于此,马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校Jun Yao与Derek R. Lovley发现,从硫化土杆菌微生物中获得的纳米级蛋白丝制成的薄膜器件,可以在环境湿度梯度条件中产生连续的电能。
 

图1. 纳米线器件

本文要点

1)该发电机在自充电之前可以产生至少20 h的连续电流,与以往依靠环境、大气湿度获取能量的技术相比,其功率密度提高了两个数量级以上(约4 mW cm−3)。

2)进一步研究表明,产生这种能量的驱动力是一种自我维持的湿度梯度,当薄膜暴露于空气中自然存在的湿度下时,就会在薄膜内部形成这种梯度。将几个器件线性连接可以按比例地增加电压和电流并驱动电子设备。

总之,这一研究结果为我们提供过了一种不受地理位置或环境条件限制的可持续能源获取策略。

图2. 湿度梯度发电
 

图3. 发电原理
 

图4. 发电应用

参考文献:
Xiaomeng Liu et al. Power generation from ambient humidity using protein nanowires. Nature 2020.
DOI: 10.1038/s41586-020-2010-9
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2010-9

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