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 凌蝶影 2023-09-28 发布于江苏
能用空气发出免费的电?天才科学家特斯拉的狂想被中国研究者实现
科技修仙EScat

我们都知道想要移民火星的狂人马斯克的车就叫“特斯拉”。但对于特斯拉这个名字的由来,那个一度被人们追捧为最靠近神的男人——天才科学家尼古拉·特斯拉,我们现在却不常提起。

然而科学家显然并未忘记他,因为他曾经那个“从空气中汲取免费电力”的方案,就要被咱们实现了。且令人意想不到的是,这样一个天才直到26岁以前,都只是奥地利的一名普通工程师。

但好在他运气不错,在1884年来到了爱迪生的实验室给爱迪生打工。而有了爱迪生的支持,则从此开始大放异彩。但也最终出走,开启了与爱迪生持续一生的恩怨。

据统计,特斯拉一共有1000多项发明,11次获诺贝尔奖,但有9次让贤,2次拒领,显然足以与跟爱迪生比肩。

甚至我们现在依赖的交流电、无线电传输、无线电遥控、荧光灯、雷达等等我们使用的几乎所有电器的发端,可以说都与特斯拉息息相关。

可特斯拉却主动放弃了不少专利,进而造就了一个盛世。但没了专利费,也让破产的特斯拉在晚年穷困潦倒,温饱都成了问题。因为老年的他再也没有实用性的发明,只是会提出了一些超越了那个时代的事物。

例如他曾经预言过最早的移动通讯,认为人们未来可以将某个东西放在口袋里,实现远距离的通讯。再看看现在的手机,是不是有那味儿了?

同时特斯拉还预言了雷达,自动驾驶、以及利用粒子加速器制造的武器。这种武器可以发出死亡射线,瞬间消灭敌人。

甚至就连他说过的无线电力输送,也离被人类实现商用不远了。且除此之外,特斯拉从空气中汲取无限免费电力的梦想,同样正在被科学家逐渐攻破。例如东北师范大学的研究人员,就创造了一种发电机。可利用大气湿度和多金属氧酸盐来产生连续的电力。

所谓多金属氧酸盐是一类多功能的无机分子材,被称为POMs,具有独特的形态和功能性质。因此这就使它们在可控合成、组装和性能研究中特别有用。

其工作原理是POM纳米团簇,可通过POM纳米线薄膜中的微孔,自发吸收大气湿度。进而在内部形成了水的分布梯度。

然后离子在浓度梯度的驱动下,发生定向移动使膜内产生了电荷的不均匀分布,进而形成了电场。这就是发电的结构基础。更重要的是,POM发电机已被证明具有高稳定性和连续发电性能。

且值得注意的是,这是第一台采用纳米材料多金属氧酸盐的湿度发生器。这一发现的含义表明,在低价值能源的可持续开发方面,有一个有希望的新的研究途径。

上图:POM发电机的形成

此外POM纳米材料,可以自组装形成能够收集大气湿度的微孔结构。同时它们也具有环境友好性,在光、热和化学环境中具有很大的稳定性。也就更使得研究人员坚信,POM纳米材料有相当的潜力,是能有效利用大气湿度的材料。

不过无独有偶,美国马萨诸塞大学的助理教授姚军领导的研究小组,同样在不久前,完善了一种利用空气湿度发电的空气发电机。据介绍他们使用的材料,是某种土杆菌属微生物产生的蛋白质纳米线。具有很高的电导率。

具体来说就是他们用直径小于100纳米的蛋白质纳米线,制成一种纳米孔薄膜材料。将其安装上电极后,就形成一个简单的空气发电机。

原理是空气中的水分子浓度发生变化时,能引起纳米孔薄膜上水分子的吸附和解吸,进而产生一个交变的电压差,因此也就在两个电极之间形成了电流。所以当接上外部电路之后,就可以利用这些电了。

上图:空气发电机原理

但唯一的问题是,美国研发的这种装置仍然处于微观尺度,只能实现0.5V的持续电压和每平方厘米17μA的电流密度。而相比之下,前文的POM发电机则明显强上不少。

数据显示POM发电机在7.2μm尺度下,能够在50 %的大气湿度与25 ℃环境里产生0.68V的电压,以及每平方厘米19.5A,并在几乎所有的自然环境下都能稳定高效的发电。

只不过即便强如POM发电机,依旧不能为城市家庭提供充足稳定的电力。但可以想象,随着这种技术的不断成熟,未来我们一定可以实现仅利用空气,就能产生充足且廉价的电力。甚至真的会免费也说不定。

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