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下一代清洁能源:湿度电力

浏览次数: 日期:2010年9月27日 16:52

  近日,在美国化学学会全国会议上,来自巴西坎皮纳斯大学的化学家费尔兰德提出了“湿度电力”的概念。所谓湿度电力,是指物体在置于湿度较高的空气中时会带电,这也提供了另一种发掘空气能源的新思路。

  众所周知,空气中蕴藏着巨大的能源开发潜力,而它的利用方法也有很多种。在利用空气流动(风能),以及捕捉空气中快速运行的光子(太阳能)发电方面,人类已经取得了巨大的进步。但就目前来看,直接从空气中采集电荷,用于满足人类对电力的需求似乎还太过于玄乎。

  说到空气中的电力,人们首先联想到的大都是闪电。天空中的滚滚乌云中为何会有闪电?早在18世纪,本杰明·富兰克林就证明了,大量电荷的突然释放是闪电形成的原因。然而如此大量的电力又是如何产生的?毕竟,每年全球会发生数百万次闪电现象。如此大规模的电力频繁现身空中,不得不让能源工作者产生将其征服的遐想。而费尔兰德的研究团队称,他们已经破解了大气中电流形成的原因,这或许会帮助他们找到直接利用空气中电力的方法。

  闪电的成因一直存在各种争议。有的理论指出,闪电是由于对流云层中冰雪颗粒相撞形成的;同时也有人认为,带有带电粒子的太阳雨将闪电送到了地球。然而,费尔兰德等人找到的解释与这些都不同。他们认为,闪电的产生是由于水蒸气在空中带上电荷。长久以来,科学家一直认为,在大气中漂浮的小水滴即使是在与尘埃等小颗粒结合后,仍然保持电中性。电中性是指,在水等溶液中,带有不同电荷的分子处于一种平衡状态。但费尔兰德的研究结果却证明,这一猜想是错误的,因为大气中的小水滴带有微小电荷。在使用大气中常见的磷酸铝和二氧化硅做试验时,他们发现,在与水滴结合后,二氧化硅粒子会带上负电荷,而磷酸铝粒子会带上正电荷。如果是在潮湿的空气中,这些带电粒子会慢慢聚集,最终大规模爆发。这种带电水滴的解释是对几十年来科学界流行的水滴电中性认识的颠覆。

  研究人员指出,在潮湿环境中带电是许多金属共同的特性。“我和我的同事们发现,铝、不锈钢等普通金属在置于与电力隔绝,但湿度很高的空气中时,会自然带电。我想这也能解释绝缘体在潮湿环境中带电的现象。由此可以看出,空气可以称得上是储存电荷的大‘水库’。”费尔兰德说。

  在对湿度电力有了一定的了解之后,研究人员便开始着手研发可以从潮湿空气中捕捉电荷的设备。该设备实际上就是一块铁片,与避雷针类似。铁片与电容器的一极相连,后者的作用则是将空气中的电荷分离并进行储存。电容器的另一端与地面对接。当金属片放置于高湿度的环境中时,便可以进行电荷采集了。“如果这试验进展顺利,便是我们很好控制雷雨的开始,”费尔兰德表示,“该设备对于空气湿度较高的热带和亚热带地区比较适用。”

  伴随着新生概念而来的总有不认同的声音。美国俄克拉荷马州立大学大气物理学家威廉就直截了当地说:“湿度电力简直就是胡说八道。要像闪电一样让水珠带上电,就必须有对流云层中雪丸与冰粒子的撞击,这一点必不可少。” 而类似的捕捉闪电中电力的努力也都以失败告终。近日,美国替代能源有限公司在休斯顿郊外建起了一座闪电捕捉塔,但从未派上任何用途。“这种理论被一次又一次地推翻。”公司经理威廉失望地说。

  人类尝试驯服闪电的努力从奥林匹斯山十二主神之首庙斯就已开始。虽然现在来看驯服闪电还仅仅是遥不可及的梦想,但或许真的有一天人类能驾驭闪电,让其为己所用。

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