工程师和微生物学家合作发明了一种装置，可以从稀薄的空气中发电。他们把这项发表在《自然》杂志上的不可思议的技术称为“空气源”，它依赖于从细菌中培育出来的微小蛋白质链。这些所谓的“蛋白质纳米线”吸收空气中的微量湿度并产生电力。目前，Air-gen只能为小型电子设备供电，但来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的发明者有一个扩大规模的宏伟计划。菲尔·桑索姆采访了其中一位，德里克·洛夫利，以了解它是如何工作的……
德里克:我们开发了一种新型的可持续电力生产方式。我们不需要阳光，也不需要风。我们可以全天候利用空气中的湿度发电。
菲尔——老实说，这听起来像科幻小说。
德里克-我知道。这也是我们最初的想法!我们花了好几个月的时间试图质疑这个想法，但它都被证实了，令人惊讶的是，我们真的可以从稀薄的空气中制造电力。
菲尔-那它是怎么工作的呢?
德里克:这是一个非常简单的装置，只有两个电极和一种叫做蛋白质纳米线的新型电子材料。这些电线从空气中吸收水分并产生电压和电流。
菲尔-我在想象什么?是不是有两块金属，中间有什么东西?
德里克:没错。基本上就是一个夹在两个电极之间的蛋白质纳米线的三明治。
什么是蛋白质纳米线?
德里克:它是一种细丝，直径3纳米，10到20微米长，由我们用一种叫做地杆菌的微生物生产的蛋白质组成。土杆菌是土壤和沉积物的共同组成部分。它产生这些电线与周围的环境进行电气连接。
菲尔-所以是细菌边缘的小分子?
德里克-细菌内部产生的小分子。它将它们组装成导线，当导线产生时，它将其推出细胞。所以细胞看起来基本上是毛茸茸的。它的毛发从上面延伸出来。这些是蛋白质纳米线。
菲尔:你是在养殖这些细菌，然后像羊一样剃毛吗?
德里克:当然。这正是我们正在做的。
菲尔:你是怎么对付他们的?因为它们肯定太小了，用镊子拔不下来，对吧?
德里克:当然。但这是一个相当简单的过程。我们把它们扔进搅拌器，它会把电线从电池上剪下来，然后我们把电线收集在过滤器上。
菲尔:那你一次能得到多少呢?
德里克:数十亿，数十亿，当然它们太小了，只有相对大量的微生物中的微克。
菲尔:哇。然后你把它们连接到金属上吗?
德里克-实际上，我们只是把它们悬浮在水里，在电极上滴一滴水，让水干掉。
菲尔-一旦你做到了，这一切还有什么意义?它们在电极上之后会做什么?
他们开始发电。我的意思是，这对我们来说是一个非常令人惊讶的结果，我们实际上是在用蛋白质纳米线制作可穿戴电子传感器。然后即使不给系统通电，它自己也在发电。
菲尔-哦，这几乎是一个偶然的发现?
德里克:绝对是偶然。
菲尔-那你知道它是怎么运作的吗?
德里克-我们想我们知道了!只要它能用就行，对吧?好吧。当然，我们当然在试图揭示更多的基本机制，我们目前所知道的是，蛋白质线的薄膜从大气中吸收水分并产生水的梯度，因为只有顶部暴露在大气中。
菲尔:那么水是如何转化成电荷的呢?
德里克:蛋白质纳米线带有电荷，正在交换质子。所以它基本上是在膜内建立一个质子梯度。
菲尔:那么，酷的是这些导线有多小，还是电荷在导线上的作用方式?
德里克——我想两者都有。你需要有微小的导线，导线之间有微小的孔。但是为了得到电压梯度它们也必须有这个电荷。
菲尔:那你能放出多少电呢?
德里克:现在，我们正在制造少量的能量，原因是最初的设备非常小。这是因为我们不能用Geobacter生产大量的电线。我们现在构建了一种新的微生物，一种大肠杆菌菌株，它很容易生长，可以大量生长，所以我们可以大量生产电线。
菲尔-一旦它们被大量生产，它的潜力是什么?你能从中获得多少能量?
德里克:接下来我要说的一切都是理论上的，因为我们只制造了小型设备，但随着设备规模的不断扩大，比如冰箱的大小，理论上可以产生足够的电力，为一个小家庭供电。
菲尔:如果你在一个非常非常潮湿的环境中，这有关系吗?你一定要去热带雨林吗?
德里克:不，这是这个过程中另一个奇妙的部分。它可以在很大的湿度范围内工作，甚至像撒哈拉沙漠那样低。
评论
添加注释