Ученые нашли способ получать чистую энергию только из воздуха

Это не готовая к практическому применению разработка, но, по словам ее создателей, она преодолевает некоторые ограничения других комбайнов. Все, что нужно материалу, — это нанопоры диаметром менее 100 нанометров. Это примерно одна тысячная ширины человеческого волоса, так что легче сказать, чем сделать, но гораздо проще, чем ожидалось. Исследование опубликовано в Advanced Materials.

По словам группы под руководством инженера Сяомэн Лю из Массачусетского университета в Амхерсте, такой материал может собирать электричество, вырабатываемое микроскопическими каплями воды во влажном воздухе.

Підписуйтеcь на наш Telegram-канал Lenta.UA - ЄДИНІ незалежні новини про події в Україні та світі

Они назвали свое открытие «общим эффектом Air-gen».

«В воздухе содержится огромное количество электричества, — говорит инженер Джун Яо из Университета Массачусетса в Амхерсте.

«Подумайте об облаке, которое представляет собой не что иное, как массу капель воды. Каждая из этих капель содержит заряд, и при подходящих условиях облако может произвести разряд молнии, но мы не знаем, как надежно улавливать электричество от молнии. То, что мы сделали, так это создало искусственное небольшое облако, которое предсказуемо и непрерывно производит для нас электричество, чтобы мы могли его собирать ».

Если Airgen звучит знакомо, это потому, что команда ранее разработала сборщик энергии воздуха. Однако их более раннее устройство основывалось на белковых нанопроволоках, выращенных бактерией под названием Geobacter Sulfreducens .

Ну, как оказалось, бактерия не нужна.

«После открытия Geobacter мы поняли, что способность генерировать электричество из воздуха — то, что мы тогда назвали «эффектом генерации воздуха», — оказывается общим: буквально любой материал может собирать электричество из воздуха, как пока у него есть определенное свойство», — объясняет Яо.

Этим свойством являются нанопоры, и их размер зависит от длины свободного пробега молекул воды во влажном воздухе. Это расстояние, которое молекула воды может пройти в воздухе, прежде чем столкнется с другой молекулой воды.

Типовое устройство Air-gen изготовлено из тонкой пленки материала, такого как целлюлоза, протеин шелка или оксид графена. Молекулы воды в воздухе могут легко проникать в нанопоры и перемещаться от верхней части пленки к нижней, но при движении они сталкиваются с боковыми сторонами поры.

Они передают заряд материалу, вызывая накопление, а поскольку больше молекул воды попадает в верхнюю часть пленки, между двумя сторонами возникает дисбаланс заряда.

Это производит эффект, аналогичный тому, что мы наблюдаем в облаках, производящих молнии: поднимающийся воздух создает больше столкновений между каплями воды в верхней части облака, что приводит к избытку положительного заряда в более высоких облаках и избытку отрицательного заряда в более низких.

В этом случае заряд потенциально может быть перенаправлен на питание небольших устройств или сохранен в каком-либо аккумуляторе.

На данный момент он все еще находится на ранней стадии. Целлюлозная пленка, которую тестировала команда, имела спонтанное выходное напряжение 260 милливольт в окружающей среде, тогда как для мобильного телефона требуется выходное напряжение около 5 вольт. Но толщина пленок означает, что их можно накладывать друг на друга, чтобы масштабировать устройства Air-gen, чтобы сделать их более практичными.

Исследователи говорят, что тот факт, что они могут быть изготовлены из разных материалов, означает, что устройства могут быть адаптированы к среде, в которой они будут использоваться.

«Идея проста, но она никогда не была обнаружена раньше, и она открывает множество возможностей», — говорит Яо. «Вы можете представить комбайны, изготовленные из одного материала для тропических лесов и другого для более засушливых регионов».

Следующим шагом будет тестирование устройств в разных средах, а также работа над их масштабированием. Но общий эффект Air-gen реален, и возможности, которые он представляет, обнадеживают.

«Это очень интересно, — говорит Лю. «Мы открываем широкие возможности для получения чистого электричества из воздуха».

Иллюстрация: Дерек Ловли/Студия Эллы Мару