Учени откриха начин да получават чиста енергия само от въздуха

Почти всеки материал може да се използва за създаване на устройство, което непрекъснато събира енергия от влажен въздух.


Това не е разработка, която е готова за практическо приложение, но според създателите ѝ тя преодолява някои от ограниченията на други устройства за събиране на енергия. Единственото, от което се нуждае материалът, е да бъде покрит с нанопори с диаметър по-малък от 100 нанометра. Това е около една хилядна от ширината на човешкия косъм, така че по-лесно е да се каже, отколкото да се направи, но е много по-просто, отколкото се очакваше, предава "Сайънс Алерт".

Според екипа, ръководен от инженера Сяоменг Лиу от Масачузетския университет в Амхърст, такъв материал може да събира електричеството, генерирано от микроскопични водни капки във влажния въздух.

Те са нарекли откритието си "общ ефект на Air-gen".

"Въздухът съдържа огромно количество електричество", казва инженер Джун Яо от Университета в Амхърст.

"Помислете за един облак, който не е нищо повече от маса от водни капки. Всяка от тези капки съдържа заряд и когато условията са подходящи, облакът може да произведе мълния - но ние не знаем как надеждно да уловим електричеството от мълнията. Това, което направихме, е да създадем малък облак, който да произвежда електричество за нас предсказуемо и непрекъснато, така че да можем да го събираме."

Ако Air-gen ви звучи познато, то е защото екипът преди това е разработил уред за събиране на енергия от въздуха. Предишното им устройство обаче разчиташе на протеинови нановлакна, отгледани от бактерия, наречена Geobacter sulfurreducens.

Е, както се оказва, бактерията не е необходима.

"Това, което осъзнахме след откритието на Geobacter, е, че способността за генериране на електроенергия от въздуха - това, което тогава нарекохме "Air-gen ефект" - се оказва обща: буквално всеки вид материал може да събира електроенергия от въздуха, стига да има определено свойство", обяснява Яо.

Това свойство са нанопорите, а размерът им се определя от средния свободен път на водните молекули във влажния въздух. Това е разстоянието, което една водна молекула може да измине във въздуха, преди да се сблъска с друга водна молекула.

Общото устройство Air-gen е изработено от тънък слой материал, като целулоза, копринен протеин или графенов оксид. Водните молекули във въздуха могат лесно да навлязат в нанопорите и да пътуват от горната част на слоя до долната, но по време на пътуването си се блъскат в страните на порите.

Те пренасят заряд към материала, като се получава натрупване, и тъй като в горната част на слоя попадат повече водни молекули, се получава дисбаланс на заряда между двете страни.

Това води до ефект, подобен на този, който наблюдаваме при облаците, предизвикващи мълнии: издигащият се въздух създава повече сблъсъци между водните капки в горната част на облака, което води до излишък на положителен заряд в по-високите облаци и излишък на отрицателен заряд в по-ниските.

В този случай зарядът би могъл да се пренасочи за захранване на малки устройства или да се съхранява в някакъв вид батерия.

В момента този проект е все още в ранен етап. Eкипът е тествал изходящо напрежение от 260 миливолта в околната среда, докато един мобилен телефон изисква изходящо напрежение от около 5 волта. Но тънкостта на слоевете означава, че те могат да бъдат подреждани за увеличаване на мащаба на устройствата Air-gen, за да бъдат по-приложими в практиката.

А фактът, че могат да бъдат изработени от различни материали, означава, че устройствата могат да бъдат адаптирани към средата, в която ще се използват, казват изследователите.

"Идеята е проста, но никога досега не е откривана и отваря всякакви възможности", казва Яо. "Можете да си представите уреди за събиране на реколтата, изработени от един вид материал, за средите на тропическите гори, а друг - за по-сухите региони."

Следващата стъпка ще бъде да се тестват устройствата в различни среди, а също и да се работи за увеличаването им. Но общият ефект на Air-gen е реален, а възможностите, които той представлява, са обнадеждаващи.

"Това е много вълнуващо", казва Лиу. "Отваряме широка врата за събиране на чиста електроенергия от въздуха." /БГНЕС