从空气中收集电（转帖）

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                                                科学: 从空气中收集电                                               

                                        matrix  发表于 2010年8月27日 09时50分 星期五                                           

                               
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                                        科学家在美国化学学会（ACS）第240届全国会议上公布了从空气中捕捉电的最新进展。领导这项研究的巴西Campinas大学科学家Fernando Galembeck博士称，他们的研究已经为把来自大气的电转化成未来的替代能源铺平了道路。他的研究可能有助于解释一个有200年历史的科学之谜，即电在大气中如何产生和释放。“如果我们知道了电在大气中如何积累和传播，我们还能阻止由雷击导致的死亡和破坏，”Galembeck说。利用天然形成的电的想法已经诱惑了科学家数个世纪。如发明家特斯拉（Nikola Tesla）是梦想利用空气中的电的人之一。科学家曾经认为大气中的水滴是电中性的，而且即便它们在接触尘埃颗粒和其他液滴上的电荷之后仍然是电中性的。但是新证据显示大气中的水确实获得了电荷。Galembeck及其同事使用二氧化硅和磷酸铝颗粒，证明了在高湿度环境下二氧化硅带有更多负电荷，而磷酸铝带有更多正电荷。Galembeck承认他们还有很长的路要走。

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在科学家报告说解决了大气中的水气如何变得带电的世纪之谜之后，利用收集自空气中的电为家庭供能也许是可行的。
Credit: Martin Fischer
从空气中收集的电可能成为最新的替代能源


在科学家报告说解决了大气中的水气如何变得带电的世纪之谜之后，利用收集自空气中的电为家庭供能也许是可行的。
Credit: Martin Fischer
2010年8月25日波士顿——想象一下从空气中捕捉电——就像太阳能电池捕捉阳光——并利用它们为住宅照明或为电动汽车充电的装置。想象一下在建筑物的屋顶上使用类似的电池板阻止闪电的形成。它听上去可能很奇怪，但是根据将于今天在美国化学学会（ACS）第240届全国会议上公布的一份报告，科学家已经处于开发这类装置的早期阶段。

“我们的研究已经为把来自大气的电转化成未来的替代能源铺平了道路，”领导这项研究的Fernando Galembeck博士说。他的研究可能有助于解释一个有200年历史的科学之谜，即电在大气中如何产生和泄放。他提出：“正如太阳能可以让一些家庭不用支付电费帐单，这种有前景的新能源可能有类似的作用。”

“如果我们知道了电在大气中如何积累和传播，我们还能阻止由雷击导致的死亡和破坏，” Galembeck说。他指出闪电在全世界造成许多死亡和伤害以及巨大的财产损失。

利用天然形成的电的想法已经诱惑了科学家数个世纪。他们注意到当蒸汽从锅炉中溢出的时候也会形成静电的火花。接触到这种蒸汽的工人甚至会遭受痛苦的电击。例如，著名发明家尼古拉•特斯拉（Nikola Tesla）是梦想捕捉并利用空气中的电的人们之一。例如，当水气收集空气中的微小尘埃颗粒和其他物质的时候，正是因为其中形成的电。Galembeck说，但是此前科学家对于电在大气中的水中形成和释放的过程还缺乏足够的了解。他在巴西坎皮纳斯地区的坎皮纳斯大学(University of Campinas)工作。

科学家曾经认为大气中的水滴是电中性的，而且即便它们在接触尘埃颗粒和其他液滴上的电荷之后仍然是电中性的。但是新的证据提示大气中的水确实获得了电荷。

Galembeck及其同事使用模拟空气中的水接触尘埃颗粒的实验室实验证实了这种观点。他们使用微小的二氧化硅和磷酸铝颗粒——这两者都是空气中常见的物质——证明了在高湿度的环境下二氧化硅变得带有更多负电荷，而磷酸铝变得带有更多正电荷。高湿度意味着空气中水气浓度高——在夏季湿度高的日子里，水气在有空调的汽车和建筑物的窗户上凝结并变成可见的“雾”。

这是很明显的证据，表明大气中的水可以积累电荷并把它们转移给它接触的其他物质，” Galembeck解释说。“我们称之为‘湿电’（hygroelectricity），意思是‘湿度带来的电’。”

他还说，在未来，有可能开发出类似于收集阳光产生电的太阳能电池的收集装置，从而捕捉湿电并把它提供给家庭和商业场所。正如太阳能电池在世界上阳光充足的地区工作得最好，湿电电池板在高湿度的地区的效率更高，诸如美国的东北部和东南部，以及潮湿的热带地区。

Galembeck说一种类似的方法可能有助于防止闪电的形成和雷击。他设想把湿电电池板放在常常遭遇雷雨的地区的建筑物顶部。这种电池板把空气中的电吸收掉，防止电荷积累从而以闪电的形式释放出来。他的研究组已经在测试金属从而发现那些用于捕捉大气电并防止雷击的潜力最大的金属。

“这些想法非常有吸引力，而我们自己和其他科研团队的新研究提示它们如今是可能的，” Galembeck说。“我们肯定有很长的路要走。但是大范围利用湿电的收益可能是巨大的。”
CNPq（巴西国立科学技术发展理事会）和FAPESP（圣保罗州科研基金会）为该研究提供了资助。

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美国化学学会（ACS）是一个美国国会特许建立的非营利组织。美国化学学会（ACS）拥有超过16.1万名会员，它是全世界最大的科学学会。凭借它的多个数据库、同行评议的杂志和科学会议，它也是全球领先的化学相关科研信息的提供者。它的总部设在华盛顿特区和俄亥俄州的哥伦布市。

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