东北限电原因曝光，科学家居然利用空气实现了发电？

东北多地拉闸限电‍‍‍‍‍

近日，“东北限电”的话题在网上引发关注。据媒体报道，从9月23日开始，东北多地出现了用电高峰时段拉闸限电的情况，沈阳市、长春市等地均执行了限电。

有网友表示，停电已持续了3天，并且时间越来越早，手机也没有信号。也有网友提到，因为停电导致城市主干道的红绿灯无法正常运行，部分商铺只能点蜡烛营业。

对于东北地区限电的原因，在国网吉林供电公司、国网通化供电公司的通知中有所提及：受电煤紧缺、火电机组停机容量大、新能源发电电力偏小和电力负荷增长等因素综合影响，东北电网电力供应持续紧张。据多名资深业内人士分析，电力缺口的背后，既有供应不足也有需求增长等多方原因。需求方面，东北近日天气转凉，体感温度十度左右，但是集中供暖又还没开始，因此许多居民会选择开空调、电热毯等方式取暖，居民生活用电需求增加；原本“金九银十”的生产旺季，加上经济复苏，工商业用电需求增加。

针对当前供电形势，国家电网公司表示：将保障基本民生用电需求，最大可能避免出现拉闸限电情况。

长期以来，持续增加的资源消耗，导致供电压力逐步升高。考虑到传统能源造成的环境污染问题和全球变暖的气候影响，科学家们一直都在探索和研究新型的清洁能源，热能、光能、振动能等新能源都在投入应用。2020年，科学家们又提出了一个大胆的想法，直接用“空气发电”！

空气发电成为现实

阴天的时候太阳能电池要没电了！

用“空气发电”！

天气转凉要穿秋裤热能发电效率降低了！

用“空气发电”！

在寂静的大山里找不到振动能！

用“空气发电”！

2020年，马萨诸塞大学安姆斯特分校的电气工程师Jun Yao和微生物学家Derek Lovley共同研发出一款空气发电机，并将研究成果发表在《自然》杂志上。

根据《自然》杂志的报道，空气发电机主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成的薄膜构成，薄膜的底部和顶部各有一个电极。当蛋白纳米线与电极相连后，就可以利用薄膜从空气中吸收水分，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，利用两个电极形成的电荷差让电子流动，从而产生电能。

技术原理示意图 来源：GreatBay_SZ

Jun Yao表示，空气发电机可以7天24小时不间断地发电，而且过程中不需要外部电源，这种能源是无污染、可再生和低成本的。此外研究还发现，空气发电机在湿度45%的空气中效果最好，但即便在极度干燥的地方，比如撒哈拉沙漠，一样能发电。

Derek Lovley表示，与太阳能和风能等可再生能源相比，空气发电机有着明显优势，它不需要风力和太阳，在室内也能运行。但目前空气发电机产生的电量十分有限，单个设备只能产生约0.5 V的持续电压，需要多个设备一起运行才能实现供电。研究人员表示，目前空气发电机已经能为小型电子设备供电。

为了提高空气发电机的效率，Derek Lovley的实验室打算利用大肠杆菌批量生产纳米蛋白线，进一步降低成本，而这个想法被一批青年学生提前实现了。

空气发电提供物联网供电新思路

物联网技术正在成为未来社会的新浪潮，但如何才能实现为数十亿物联网设备供电？为解决这一能源问题，2020年，来自GreatBay_SZ团队的学生们同样开发了一款空气发电设备：BIOT，实现空气发电驱动物联网。

团队利用空气发电的技术原理与上面的空气发电机相同，但是利用大肠杆菌来生产蛋白质纳米线，达到生物降解的效果。项目研发出的蛋白质纳米线薄膜甚至比指甲还小，它可以稳定地产生高达0.35V的电压和0.5mA左右的电流。即使在高温下，电池在各种相对湿度和不同pH值的条件下也能保持稳定。

BIOT组装和测量a) 基本模块的基本参数b) BIOT发电机组的不同方式c) 数字万用表Keithley 2401用于电压和电流测量

GreatBay_SZ团队首次将蛋白质纳米线这项生物技术应用于物联网领域，具有环境限制低、材料环保、发电稳定、集电持续时间长、成本低、规模应用等优势，未来这种优势将进一步推动全球物联网的发展。通过BIOT，或许我们可以看到千亿级物联网设备连接全球的宏伟未来！

上面提到的空气发电机体现了新能源研究的一个新的方向，如果这项技术能够成熟商用，对于能源领域来说无疑是一大突破。未来，空气发电机也许可以更广泛地应用到我们的日常生活中，为健身追踪器、智能手表等可穿戴设备供电，还可以应用在手机上，让你摆脱充电宝，为我们的生活和工作提供更多便利。

参考资料：

1.https://2020.igem.org/Team:GreatBay_SZ

2.https://mp.weixin.qq.com/s/Da_HpEYtYCvGG2SV1noOxg

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