步行发电新技术功率提高百倍

步行发电不是什么新鲜事，东京火车站已经进行过3次“压电地板”试验。但美国科学家最近发明的一种新的步行发电技术，其功率是传统压电设备的上百倍。

8月23日出版的《自然—通讯》上登载了美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员TomKrupenkin和J.AshleyTaylor的一篇论文。该文介绍了一种创新的能量收集技术“反电湿润”法(reverseelectrowetting)。该方法能够捕获人类活动产生的动能转化为电能。该技术一旦成功，人们可大大降低对电池的依赖，通过步行就能给手机等便携式电子设备充电。目前，研究人员已经成立了公司希望将该技术推向市场。

Krupenkin教授解释道：“人体本身就是一部产能机器，并且很高产。例如，冲刺的时候能产生相当于1千瓦电的能量。”他认为，只要能收集其中一小部分能量，就足以为随身携带的电子产品充电。

“反电湿润”法是威斯康星大学的研究人员发现的一种现象。“电湿润”技术是借用电压来控制液体表面形态，从而导致像素变化，因此广泛地被用于制造显示器。而“反电湿润”法正好相反，研究人员将液体流动转化为电流，从而把机械能转化为电能。

研究人员还利用了纳米技术，实验中的微液滴附着在一种创新的纳米结构基质上。由于纳米结构在同等力道下能产生大得多的电势差，因此，这种技术的功率要比传统压电技术高出很多。

人走路时产生的能量通常都通过热的形式散失了，这项技术通过安装在鞋子内的能量收集器来捕获这些能量，转化成高达20瓦的电能供给移动电子设备，这是传统压电技术功率的几百倍。

目前已有的能量收集技术主要集中在两头，一头是风电、太阳能这样高能量的应用;一头是计算器、手表或者传感器这样极低能量的应用。“唯独缺少了中间瓦级的利用。”Taylor说，这也正是便携式电子设备所需要的充电能量级别。当然，太阳能也可以给便携式电子设备充电，不过其稳定性和可靠性难与人类活动比肩。

据威斯康星大学网站上的介绍，电池用于移动电子设备的诸多不便给了Krupenkin和Taylor创新的动力。例如，电池的电量有限、需要多次充电、在远离电网的偏远地区无法充电、不能随时充电。对军用和警用设备影响则更大。有些士兵在执行任务时除了需要背负沉重的武器、防护用具、通讯设备，还要背负重达20磅的电池。通讯设备、电脑、GPS、夜视镜、手电筒等等都需要用电池。

据介绍，这种装在鞋上的能量收集器有两种使用方法。一种是直接充电。虽然看起来有些可笑，但这可能需要在鞋子上安装USB接口，用于插入连接线。

还好，还有另一种充电方式，即将能量收集器接入无线热点(Wi-Fihotspot)，通过无线网络实现移动设备和鞋子间的无线充电。

Krupenkin认为，此举能大大降低手机的充电需求，让手机电池寿命延长10倍，从而大大减少花销和污染。不过，研究人员承认，能量收集器不能完全取代电池。

这项技术最早由美国国家自然基金会(NSF)的小企业创新研究基金资助。现在，Krupenkin和Taylor已经成立了一家公司，名为InStepNanoPower，希望实现这项技术的商业应用。