工程師們展示了一些驚人的東西。 幾乎任何材料都可以用來製造一種能不斷從潮濕空氣中收集能量的裝置。
這一發展尚未準備好投入實際使用，但據其作者稱，它克服了其他能量收集器的一些局限性。 該材料所需要的只是直徑小於 100 納米的納米孔。 它大約是人類頭髮寬度的千分之一，所以說起來容易做起來難，但比預期的要容易得多。 馬薩諸塞大學阿姆赫斯特分校的工程師劉曉萌領導的團隊表示，這種材料可以收集潮濕空氣中微小水滴產生的電能。 他們稱他們的發現為“通用氣源效應”。
“空氣中含有大量的電能，”馬薩諸塞大學阿默斯特分校的工程師 Jun Yao 說。 “想像一朵雲，它只不過是一團水滴。 這些液滴中的每一個都含有電荷，在適當的條件下，雲可以產生閃電——但我們不知道如何可靠地從閃電中捕獲電能。 我們所做的是創造一個人造小雲，以可預測和持續的方式為我們發電，以便我們可以收穫它。”
如果 Air-gen 聽起來很熟悉，那是因為該團隊之前開發了一種空氣能收集器。 然而，他們之前的設備是基於由一種叫做 Geobacter sulfurreducens 的細菌生長的蛋白質納米線。 但是，事實證明，這種細菌不是必需的。
“在發現 Geobacter 之後，我們意識到從空氣中發電的能力——我們當時稱之為‘空氣基因效應’——證明是普遍存在的：從字面上看，任何材料都可以從空氣中獲取電能，只要它具有一定的財產，”姚明解釋道。 這種特性就是納米孔，它們的大小取決於潮濕空氣中水分子的平均自由程。 這是一個水分子在與另一個水分子碰撞之前可以在空氣中移動的距離。
Air-gen 裝置由薄膜材料製成，例如纖維素、絲蛋白或氧化石墨烯。 空氣中的水分子很容易穿透納米孔並從薄膜的上部移動到下部，但在移動過程中它們會與孔的側面發生碰撞。 它們轉移材料的電荷，使其堆積，隨著更多的水分子進入薄膜頂部，兩側之間出現電荷不平衡。
這導致了一種類似於我們在產生閃電的雲中看到的效果：上升的空氣在雲頂的水滴之間產生更多的碰撞，導致高處的雲層中的正電荷過多，而低處的負電荷過多。較低的雲在這種情況下，電荷可能會被轉移為較小的設備供電或存儲在某種形式的電池中。
它現在還處於早期階段。 團隊測試的纖維素薄膜在環境中的自發電壓輸出為 260 毫伏，而手機需要約 5 伏的輸出電壓。 但薄膜的厚度意味著它們可以折疊以縮放 Air-gen 設備，從而使它們更加實用。
研究人員說，它們可以由不同的材料製成，這意味著這些設備可以適應它們的使用環境。
下一步將是在不同環境中測試這些設備並努力擴展它們。 但Air-gen的整體效果是真實的，它所呈現的可能性是充滿希望的。
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