马萨诸塞大学阿默斯特分校的一个跨学科科学家团队利用一种常见的细菌，几乎“凭空”产生了令人惊讶的强大电流。
“湿气中实际上含有一定量的电荷，”研究作者、电气工程学教授 Jun Yao 说。他和他的同事们利用这一事实创造了一种吸引环境蒸汽以产生电力的设备。他们称之为“Air-gen”。
他们的研究结果于周五发表在《自然》杂志上，可能代表着朝着一种比传统电池更环保、比风能更稳定、比太阳能电池更节省空间的新型发电方法迈出的第一步。但在此之前，还有很多工作要做。
这个项目始于两年前，当时 Yao 实验室的电气工程专业研究生 Xiaomeng Liu 发现他正在开发的一个原型机开始出现一些意想不到的情况。即使他没有给设备通电，他也能检测到有功率输出。“我们起初非常困惑，”Yao 说。
该设备由一种名为“地杆菌”（Geobacter sulfurreducens）的细菌产生的“纳米线”制成。其导电特性多年来一直是另一位阿默斯特实验室——微生物学家 Derek Lovley 的实验室——的研究课题，该项目是两个团队之间的合作。
经过测试和时间检验，他们发现最初的发现并非偶然：这些蛋白质纳米线都能做到同样的事情，在适当的条件下产生可预测的电量。他们最终确定的结构是将纳米线薄膜夹在两个电极之间。顶部的电极将薄膜的一部分暴露在空气及其湿度中。
Yao 说，纳米线的化学性质对空气中的水分具有吸引力。薄膜中水分量的差异——靠近表面的水分较多，内部水分较少——导致薄膜不同位置的电荷量不同。
Yao 和他的同事们报告说，他们的小型设备目前可以产生 0.5 伏特的电力（双关语）。他们还连接了五个这样的设备，总共产生了 2.5 伏特的电压。尽管研究人员表示，该设备在 40-50% 的相对湿度下工作效果最好（你的家应该在 30% 到 50% 之间以获得最佳舒适度），但在 20% 到 100% 的相对湿度下，它仍然能产生可检测的电压。
“人类利用水发电有着悠久的历史，”Yao 在与该论文一同发表的 评论 中写道。你可以将该设备视为大坝的“孙子”，因为它依靠水的基本属性——其移动能力——来产生电力。
与这项新技术一样，大坝也从水梯度中获取电力。液体从水量高的地方（水库）流向水量少的地方（河流）。在此过程中，它会推动涡轮机发电。就蛋白质纳米线而言，电力并非来自涡轮机，而是直接来自“湿度梯度”。就好像大坝可以在从空气中吸取水分后再将其推向涡轮机。电极能够传输这些电力。
但仍有许多问题悬而未决。从 Yao 的角度来看，第一个问题是：他们设计的这个小型发电机能否被放大以产生有意义的电量？这意味着需要研究如何将许多这样的小型设备组合在一起的工程问题，以及是否可能在更大的设备中产生有意义的电压。进行这项研究需要更多的资金，而团队正在努力获得这些资金。
其次，还有一个问题是如何生产足够的蛋白质纳米线。Lovley 和其他同事在一篇目前可供预印但正在接受同行评审的论文中报告说，制造它们的细菌很难大量培养和进行基因操作。他们据称使用了一种易于培养的细菌，即 大肠杆菌 (E. coli)，来生产蛋白质纳米线，并表示其导电性与由地杆菌产生的纳米线相当。
人类不乏利用靠空气驱动的电力的方法，但在我们能推测 Air-gen 实际应用价值之前，还有很多东西需要学习。而且，无论听起来多么神奇，任何一种技术都不太可能包揽我们所有的能源需求。但任何可能产生新型可再生能源的研究都值得关注。
“我认为这是非常有趣的工作，”威斯康星大学麦迪逊分校的一位工程师 Xudong Wang 说，他从事其他类型的无机纳米线能量收集工作。“看到新的材料和新的概念出现以提供可再生能源解决方案总是令人兴奋的。”
