Інженери продемонстрували щось дивовижне. Майже будь-який матеріал може бути використаний для створення пристрою, який безперервно збирає енергію з вологого повітря.
Ця розробка ще не готова до практичного застосування, але, за словами її авторів, вона долає деякі обмеження інших збирачів енергії. Все, що потрібно від матеріалу – це нанопори діаметром менш як 100 нанометрів. Це приблизно тисячна частина ширини людської волосини, тому легше сказати, ніж зробити, але набагато простіше, ніж очікувалося. Такий матеріал може збирати електроенергію, що генерується мікроскопічними краплями води у вологому повітрі, стверджує команда під керівництвом інженера Сяоменг Лю з Університету штату Массачусетс в Амхерсті. Вони назвали своє відкриття “загальним ефектом Air-gen”.
“Повітря містить величезну кількість електрики”, – каже інженер Цзюнь Яо з Массачусетського університету в Амхерсті. “Уявіть собі хмару, яка є нічим іншим, як масою водяних крапель. Кожна з цих крапель містить заряд, і за сприятливих умов хмара може створити блискавку – але ми не знаємо, як надійно вловлювати електрику від блискавки. Що ми зробили, так це створили створену людиною невелику хмару, яка виробляє електроенергію для нас передбачувано і безперервно, щоб ми могли її збирати”.
Якщо Air-gen звучить знайомо, це тому, що команда раніше розробила збирач повітряної енергії. Однак їхній попередній пристрій базувався на білкових нанодротах, вирощених бактерією під назвою Geobacter sulfurreducens. Але, як виявилося, бактерія не обов’язкова.
“Після відкриття Geobacter ми зрозуміли, що здатність генерувати електроенергію з повітря – те, що ми тоді назвали “ефектом повітряного гена” – виявляється універсальною: буквально будь-який матеріал може збирати електроенергію з повітря, якщо він має певну властивість”, – пояснює Яо. Цією властивістю є нанопори, а їхній розмір залежить від середньої довжини вільного пробігу молекул води у вологому повітрі. Це відстань, яку молекула води може подолати у повітрі до зіткнення з іншою молекулою води.
Пристрій Air-gen виготовлений з тонкої плівки матеріалу, такого як целюлоза, протеїн шовку або оксид графену. Молекули води в повітрі можуть легко проникати в нанопори і рухатися від верхньої частини плівки до нижньої, але під час руху вони наштовхуються на бокові сторони пори. Вони передають заряд матеріалу, створюючи його накопичення, а оскільки більше молекул води потрапляє у верхню частину плівки, виникає дисбаланс заряду між двома сторонами.
Це призводить до ефекту, подібного до того, що ми бачимо у хмарах, які генерують блискавки: повітря, що піднімається, створює більше зіткнень між краплями води у верхній частині хмари, що призводить до надлишку позитивного заряду у вищих хмарах і надлишку негативного заряду в нижчих хмарах. У цьому випадку заряд потенційно може бути перенаправлений на живлення невеликих пристроїв або збережений у певному вигляді батареї.
Наразі це все ще на ранніх стадіях. Целюлозна плівка, яку протестувала команда, мала спонтанний вихід напруги 260 мілівольтів у навколишньому середовищі, тоді як мобільний телефон потребує вихідної напруги близько 5 вольтів. Але тонкість плівок означає, що їх можна складати для масштабування пристроїв Air-gen, щоб зробити їх практичнішими.
А той факт, що вони можуть бути виготовлені з різних матеріалів, означає, що пристрої можуть бути адаптовані до середовища, в якому вони використовуватимуться, кажуть дослідники.
Наступним кроком буде тестування пристроїв у різних середовищах, а також робота над їх масштабуванням. Але загальний ефект Air-gen є реальним, і можливості, які він представляє, вселяють надію.
Читайте також:
Грозові хмари до пробивної напруги заряджаються від іоносфери зі швидкістю від 2 000 000 до 15 000 000 Вольт за секунду. Цілодобово . Вистачить на мільйони років.
You Tube Іоносферна електростанція ( модель )