Ingeniører har demonstrert noe fantastisk. Nesten hvilket som helst materiale kan brukes til å lage en enhet som kontinuerlig høster energi fra fuktig luft.
Denne utviklingen er ennå ikke klar for praktisk bruk, men ifølge forfatterne overvinner den noen av begrensningene til andre energihøstere. Alt som kreves av materialet er nanoporer med en diameter på mindre enn 100 nanometer. Det er omtrent en tusendel av bredden av et menneskehår, så det er lettere sagt enn gjort, men mye enklere enn forventet. Et slikt materiale kan høste elektrisitet generert av mikroskopiske vanndråper i fuktig luft, sier et team ledet av ingeniør Xiaomeng Liu ved University of Massachusetts Amherst. De kalte oppdagelsen "den generelle Air-gen-effekten".
"Luft inneholder en enorm mengde elektrisitet," sier ingeniør Jun Yao ved University of Massachusetts Amherst. «Se for deg en sky, som ikke er annet enn en masse vanndråper. Hver av disse dråpene inneholder en ladning, og under de rette forholdene kan skyen produsere lyn – men vi vet ikke hvordan vi skal fange elektrisitet fra lynet på en pålitelig måte. Det vi har gjort er å lage en menneskeskapt liten sky som produserer strøm for oss forutsigbart og kontinuerlig slik at vi kan høste den."
Hvis Air-gen høres kjent ut, er det fordi teamet tidligere har utviklet en luftenergihøster. Imidlertid var deres forrige enhet basert på protein nanotråder dyrket av en bakterie kalt Geobacter sulfurreducens. Men som det viste seg, er bakterien ikke nødvendig.
"Etter oppdagelsen av Geobacter innså vi at evnen til å generere elektrisitet fra luften - det vi da kalte 'luftgeneffekten' - viser seg å være universell: bokstavelig talt ethvert materiale kan høste elektrisitet fra luften hvis det har en viss eiendom," forklarer Yao. Denne egenskapen er nanoporer, og størrelsen deres avhenger av den gjennomsnittlige frie banen til vannmolekyler i fuktig luft. Dette er avstanden et vannmolekyl kan reise i luft før det kolliderer med et annet vannmolekyl.
Air-gen-enheten er laget av en tynn film av materiale som cellulose, silkeprotein eller grafenoksid. Vannmolekyler i luften kan lett trenge gjennom nanoporene og bevege seg fra den øvre delen av filmen til den nedre delen, men under bevegelsen støter de inn i sidene av poren. De overfører materialets ladning, skaper en oppbygging av det, og etter hvert som flere vannmolekyler kommer inn i toppen av filmen, er det en ladningsubalanse mellom de to sidene.
Dette fører til en effekt som ligner på det vi ser i skyer som genererer lyn: den stigende luften skaper flere kollisjoner mellom vanndråper på toppen av skyen, noe som resulterer i et overskudd av positiv ladning i de høyere skyene og et overskudd av negativ ladning i de nederste skyene I dette tilfellet kan ladningen potensielt omdirigeres til å drive mindre enheter eller lagres i en form for batteri.
Det er fortsatt i de tidlige stadiene akkurat nå. Cellulosefilmen teamet testet hadde en spontan utgangsspenning på 260 millivolt i miljøet, mens en mobiltelefon krever en utgangsspenning på rundt 5 volt. Men den tynne filmen betyr at de kan brettes for å skalere Air-gen-enheter for å gjøre dem mer praktiske.
Og det at de kan være laget av ulike materialer gjør at enhetene kan tilpasses miljøet de skal brukes i, sier forskerne.
Neste steg vil være å teste enhetene i ulike miljøer og jobbe med å skalere dem. Men den generelle effekten av Air-gen er reell, og mulighetene den gir er håpefulle.
Les også:
Tordenskyer lades til nedbrytningsspenning fra ionosfæren med en hastighet på 2 000 000 til 15 000 000 volt per sekund. Rundt klokka. Nok for millioner av år.
You Tube ionosfærisk kraftstasjon (modell)