- 新型壁紙能將室內濕度轉化為電流，減少空調系統的能耗。
- 壁紙技術依賴微小的濕電發電機（MEGs），不需陽光即可發電。
- 該技術能為低電流設備供電，減少對有毒電池的依賴。
- 若實現大規模生產，將顯著提升家庭能源效率。
屋頂太陽能板已正式成為主流，超過 600 萬美國家庭安裝了此類設備。然而，您的屋頂不再是唯一一個尋求綠色能源改造的家庭空間。若您的客廳牆壁能夠從空氣中獲取電力，會是怎樣的情況？賓漢頓大學的研究人員揭示了一種基於紙張的能源收集「壁紙」，能夠將室內濕度轉化為真正的電流。賓漢頓大學電氣與計算機工程系的教授崔晳勳（Seokheun “Sean” Choi）表示：「我們投入大量能源於暖通空調系統以去除空氣中的水分，但如果我們運用這一概念，則能減少或控制濕度，同時發電。」
這種壁紙技術依賴於微小的濕電發電機（MEGs）。這些微觀發電裝置從空氣中抽取環境水蒸氣。一旦水分被捕捉，便會迫使材料內部的離子分離，形成自然的濃度梯度。這一微小的變化在紙的正反面之間產生了穩定的電壓，值得注意的是，這過程並不需要陽光。工程師們以前曾嘗試過濕度收集技術，但早期設計幾乎完全專注於不可預測的戶外環境。暴雨可能導致電力激增，而烈日則可能使其完全喪失。
壁紙技術的運作原理
相比之下，室內空氣是一個穩定的環境。大多數家庭全年保持在 30% 至 60% 的濕度。更好的是，日常人類生活不斷為該系統充電。烹飪晚餐、洗熱水澡或僅僅是呼吸，都會使室內充滿未被利用的潛力。
為了使這項技術便宜、實用且具吸引力，團隊借鑒了「紙電子學」——將電子電路直接印刷到紙上的技術。其佈局像是一個微型電路板。外圍施加的甘油充當海綿，從周圍的房間中吸取水分子。中央則是一層有著蠟圖案的凸起聚合物層。這一中央結構精確控制水分的蒸發，保持水分在該表面上的定向流動，持續保持電力的輸出。
美學與實用性的平衡
研究人員通過構建一個包含 1,596 個互聯單元的全尺寸壁紙樣本，展示了其實際的發電能力。單個單元在 80% 相對濕度下大約能產生 0.34 V，功率密度為 2.2 µW/cm²。這一大型陣列能夠產生足夠的連續電力，以無需任何電池的方式為無線鍵盤供電。在一個測試空間中，該陣列將室內濕度從 38% 降至 32%，證明其作為被動除濕器的雙重角色。
沒有人希望客廳牆壁上亂七八糟地布滿電線。為瞭解決美學問題，研究人員將每個連接路由於壁紙後面。雖然這些紙質牆壁無法在短期內驅動冰箱，但這些薄膜能提供適度的微瓦級電力，特別針對低電流設備而設計。可以考慮的設備包括智能恆溫器、環境溫度傳感器、室內氣候監測器及無線鍵盤。隨著現代家庭中物聯網（IoT）設備的日益增長，這些設備可以簡單地依賴牆壁供電，而無需每幾個月更換有毒電池。
房主可以通過讓牆壁承擔部分工作，來生成清潔能源並減輕空調的負擔。如果崔教授的設想能夠實現大規模生產，家庭能源效率的下一個前沿將可能很快就懸掛在您的牆上。這些研究結果發表於《先進能源》期刊。
新型壁紙的潛在影響與應用
這種新型壁紙技術不僅能有效利用室內濕度，還能減少家庭對傳統電源的依賴。隨著物聯網設備的普及，這種壁紙可以為低電流設備提供穩定的電力，從而減少電池的使用，降低環境污染。若能實現大規模生產，將對家庭能源管理帶來革命性的變化，並有助於提升整體能源效率，符合可持續發展的需求。