20世纪初，塞尔维亚发明家尼古拉·特斯拉曾经梦想无限免费电力从我们周围的空气中。特斯拉雄心勃勃进行了大量实验，将地球和高层大气视为巨大电池的两端。不用说，他的梦想从未实现，但空气衍生电力的承诺——湿电—— 现在再次引起了研究人员的想象力。区别在于：他们不是想得大，而是非常非常小。
今年五月，马萨诸塞大学（UMass）阿默斯特分校的一个团队发表了一篇论文，宣称他们已经成功地从空气中的湿度中产生了一个小而连续的电流。这一说法引起了不少的关注，至少当该团队在2018年做出激发这项新研究的发现时是这样。
“坦率地说，这是一个意外，”该研究的主要作者姚军教授说。“我们实际上对制造一个简单的空气中湿度传感器感兴趣。但无论出于何种原因，正在研究的学生忘记了插入电源。”
身处麻省大学阿默斯特分校的该研究小组惊讶地发现，由一系列微观管或纳米线组成的设备，无论如何都会产生电信号。
每根纳米线的直径不到人类头发直径的千分之一，宽度足以让空气中的水分子进入，但太窄了，它会在管内碰撞。团队意识到，每次颠簸都会给材料一点电荷，随着凸起频率的增加，管子的一端变得与另一端的电荷不同。
“所以它真的像一个电池，”姚说。“你有一个正极和一个负极，当你连接它们时，电荷就会流动。”
在他们最近的研究中，姚明的团队已经从纳米线转向具有数百万个小孔或纳米孔的材料。他们提出的设备的大小，是人类头发宽度的五分之一，能够产生大约一微瓦 - 足以在大型LED屏幕上点亮单个像素。
那么，为屏幕的其余部分或整个房子供电需要什么呢？“美妙之处在于空气无处不在，”姚说。“即使薄薄的设备发出非常小的电力或电力，原则上，我们可以在垂直空间中堆叠多层以增加功率。”
而这正是另一个团队，Svitlana Lyubchyk教授和她的双胞胎儿子Andriy教授和Sergiy Lyubchyk教授正在努力做的事情。 Svitlana Lyubchyk和Andriy是里斯本的一个团队，其目标是“将大气湿度转化为可再生能源”，并与谢尔盖一起创立可成公司（卡斯卡塔楚瓦），一家打算将研究商业化的初创公司。他们于2015年首次开始研究这个想法，比姚明在麻省大学阿默斯特分校的团队早了一段时间。“我们被认为是怪胎，”安德里说。“被那些说完全不可能的话的家伙。”
事实上，试图在会议上证明早期概念验证的价值让他们简直红了脸。他说：“信号不稳定，而且很低。我们能够产生300毫瓦的功率，但你必须把所有的努力都投入进去，以便为样品注入足够的湿度。”
从那时起，他们已经走了很长一段路，相关项目从欧洲创新委员会获得了近5.5万欧元（4.7m）的资金。结果是一个直径为4厘米（1.5英寸）的灰色薄盘。根据Lyubchyks的说法，这些设备之一可以产生相对适中的1.5伏和10毫安。然而，他们说，其中20，000个堆叠成洗衣机大小的立方体，每天可以产生10千瓦时的电力 - 大约相当于一个普通英国家庭的消耗量。更令人印象深刻的是：他们计划在2024年准备一个原型进行演示。
一种可以从稀薄（或有些闷热）的空气中产生可用电力的设备听起来好得令人难以置信，但牛津大学工程科学名誉教授彼得·多布森（Peter Dobson）一直在关注麻省大学阿默斯特分校和可成大学的研究，他很乐观。
“当我第一次听说它时，我想：'哦，是的，另一个。但是不，它可能，这个有，“多布森说。“如果你能设计和扩展它，并避免它被大气微生物污染，它应该会起作用。”
他接着表示，防止微生物污染更像是一个“令人兴奋的工程挑战”，而不是终端缺陷，但在这项技术为我们的家庭提供动力之前，还有更大的问题需要克服。
“这些设备是如何制造的？”伦敦帝国理工学院环境工程教授安娜·科雷（Anna Korre）问道。“采购原材料、成本核算、评估环境足迹以及扩大实施规模需要时间和信念。”
即使克服了将数千台这些设备连接在一起的剩余挑战，成本仍然是一个重大问题。“所有新的能源技术都需要考虑'绿色溢价'，”特拉维夫大学地球物理学教授科林·普莱斯（Colin Price）说，他指的是选择清洁技术而不是排放更多温室气体的技术的额外成本。“目前这项技术的绿色溢价是巨大的，但希望通过研发、投资、清洁能源税收减免和对肮脏能源征税来减少。
Lyubchyks估计，这些设备的平准化能源成本 - 发电机在其生命周期内发电的平均净成本 - 起初确实会很高，但通过大规模生产，他们希望显着降低它，最终使这种湿电与太阳能和风能竞争。然而，要做到这一点，他们需要投资，获得原材料和加工它们的设备。
虽然麻省大学阿默斯特分校的研究人员正在使用有机材料，理论上可以相对容易地生产，但可成团队使用氧化锆（一种燃料电池研究中感兴趣的材料）取得了卓越的成果。柳布奇克人曾希望从他们的祖国乌克兰建立供应，乌克兰拥有丰富的矿床，但俄罗斯对该国的持续全面入侵迫使他们暂时使用从中国购买的相对少量的物资。
该团队承认，优化原型和扩大生产可能需要数年时间，但如果他们成功了，好处是显而易见的。与太阳能或风能不同，湿电发电机可以在室内和室外以及许多地方日夜工作。该团队甚至希望有一天能用他们的设备制造建筑材料。“想象一下，你可以用这种材料建造建筑物的一部分，”Andriy说。“不需要转移能源，不需要基础设施。”
这一切似乎都是天马行空，特斯拉从空气中获得无限电力的梦想还有很长的路要走，但姚明认为，我们可能会在多云的天空中找到乐观的理由。“大量的能量储存在空气中的水分子中，”他说。“这就是我们在雷暴期间获得闪电效果的地方。这种能量的存在是毋庸置疑的。问题是我们如何收集它。”