清潔能源新選項 科學家以導電細菌研發細空氣發電裝置

林奕榮 |2023.05.29
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科學家使用細菌產生的電蛋白質奈米薄膜,製造能從空氣中發電的裝置。圖/取自UMASS Amherst網站

【記者林奕榮綜合外電報導】從空氣中獲取電力,不再只是科幻小說的情節;美國麻塞諸塞州的科學家利用一種具有導電能力的細菌,研發稱為「Air-gen」的裝置,能利用空氣中的水氣發電。

麻州大學阿默斯特分校(UMASS Amherst)先前已發現一種稱為「地桿菌」(Geobacter)的菌種,將其產生的導電蛋白質奈米薄膜夾在兩個電極中間,在蛋白質奈米薄膜吸收來自大氣中的水氣時,便能產生在兩個電極之間傳導的電流。

研究團隊在2020年開發出「Air-gen」裝置原型後持續測試,讓這項裝置的技術不斷突破。麻州大學阿默斯特分校的姚俊教授(Jun Yao,音譯)表示:「發現地桿菌的特性後,我們意識到以這種細菌進行空氣發電的可能性,也證實這種『空氣發電效應』廣泛出現在許多材料;理論上,任何一種材料都能從空氣中獲取電能,只要這種材料有小於100奈米的孔洞。」

研究團隊解釋,薄膜的頂側吸收水分後,會讓水分子從材料的頂側傳遞到底側;由於孔洞極小,分子通過時,電荷會累積在頂側;由於薄膜頂側和底部的電荷不平衡,導致電子流動,形成連續電流。

「Air-gen」裝置能產生無汙染、再生且低成本的電力;相較於太陽能、風電等再生能源,「Air-gen」裝置的優點在於不需要陽光或風力,甚至能在室內運作;即使在撒哈拉沙漠等濕度極低的地區,「Air-gen」也能發電。如果能繼續開發出其他材料,也可以在雨林環境中使用。

研究團隊開發的原型設備,能產生約0.5伏特的持續電壓;由於「Air-gen」裝置非常薄,可以將數千具裝備堆疊連結,增加發電能力;若能商業化生產並穩定供電,將有助緩解能源危機,也將在太陽能、風電之外,增加另一個清潔能源選項。

「Air-gen」裝置能使用空氣中的水氣發電。圖/取自UMASS Amherst網站

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