利用细菌控制蒸发水的能量—一种新的发电方法

哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的研究人员创造了一种新的发电方式，利用细菌利用蒸发的水的能量。

研究人员说，当太阳变暖时，全新的发电方式可能会用来捕获池塘，港口和其他水体释放的能量（引起蒸发）。

在该装置中，由湿度驱动的被孢子覆盖的乳胶橡胶（右）的挠曲驱动磁铁运动，从而产生电能。基于类似原理的设备可以用作湿度驱动的发电机。陈曦/哥伦比亚大学

新创建的原型生成器通过利用在一侧涂有细菌孢子的橡胶片的运动来工作。随着纸张变干，它弯曲，而随着湿度上升，它变直—然后，这些运动的能量被捕获并用于驱动发电机。

首席研究员Ozgur Sahin博士说：“如果这项技术得到充分开发，它将有非常有希望的最终结果。”“水蒸发是自然界最大的动力来源。阳光射向海洋，将其加热，能量必须通过蒸发离开海洋。如果您想一想山顶上的所有冰块。珠穆朗玛峰（Everest）–谁将大量的材料运到那里？蒸发中有能量，但是它是如此微妙，以至于我们看不到它。”

尽管潜力巨大，但到目前为止，还没有人真正找到有效的方法来利用这种能量。突破是在先前对细菌薄膜的研究期间，当时Sahin观察了此类薄膜的内在能量潜力。

哈佛大学Wyss生物启发工程研究所提供了更多信息：

枯草芽孢杆菌的土壤细菌在干燥时起皱纹，就像葡萄变成葡萄干一样，形成坚韧的休眠孢子。与不能重新形成葡萄的葡萄干不同，孢子可以吸收水分并几乎立即恢复其原始形状。Sahin意识到，由于它们可逆收缩，因此必须存储能量。

当Sahin刚开始测量孢子的能量时，他感到惊讶。他将厚厚的带有孢子的溶液放在一块小的柔性硅板上，期望在定制的原子力显微镜中测量湿度驱动的力。但是在他插入木板之前，他用肉眼看到木板弯曲并拉直。他的吸气和呼气巧妙地改变了湿度，孢子也做出了反应。

实际上，只需将湿度从干燥的晴天增加到潮湿，薄雾笼罩的地面，就可以使涂覆有孢子的柔性木板产生的力是人体肌肉的1000倍，是其他材料的至少10倍Sahin发现，工程师目前正在使用其建造执行器。实际上，润湿一磅干孢子会产生足够的力，以将汽车抬离地面一米。

有了这些知识，Sahin然后设计了一个非常基本的湿度驱动发电机“ Legos™之外，它是一个微型风扇，一个磁铁和一个带有孢子涂层的悬臂，” Wyss Institute指出。“随着悬臂在潮湿情况下来回翻转，它驱动旋转的磁铁产生电能。”

尽管此原型本身仅捕获蒸发过程中释放的很小一部分能量，但仍有很大的改进空间。研究人员特别指出，通过基因工程可获得潜在的改进。

虽然这项技术当然很有趣，而且势能肯定存在，但这种发电方法是否经济可行还有待观察。

这项新研究刚刚发表在《自然纳米技术》杂志上。