Чисту енергію можна отримати з повітря

27.05.2023, 16:05
Чисту енергію можна отримати з повітря

Вчені розробляють технологію для збору чистої електроенергії з повітря»

Майже будь-який матеріал можна використовувати для створення пристрою, який постійно збирає енергію з вологого повітря. Це не розробка, яка готова до практичного застосування, але, як кажуть її творці, вона перевершує деякі обмеження інших концептів.

Дослідження було опубліковано в Advanced Materials.

Усі необхідні матеріали мають бути насичені нанопорами діаметром менше 100 нанометрів. Це приблизно тисячна частина ширини людської волосини.

Такий матеріал може збирати електроенергію, що виробляється мікроскопічними краплями води у вологому повітрі. Про це заявляє команда під керівництвом інженера Сяоменга Лю з Університету Массачусетсу в Амгерсті.

Вони назвали своє відкриття «загальним ефектом Air-gen».

«Повітря містить величезну кількість електрики», — каже інженер Цзюнь Яо з UMass Amherst.

Чисту енергію можна отримати з повітря_1

«Подумайте про хмару, яка являє собою не що інше, як масу крапель води. Кожна з цих крапель містить заряд, і за сприятливих умов хмара може створити блискавку, але ми не знаємо, як надійно вловлювати електрику. Ми створили невелику хмару, яка виробляє для нас електроенергію передбачувано та постійно, щоб ми могли її збирати».

Цзюнь Яо
Цзюнь Яо

Якщо Air-gen звучить знайомо, це тому, що команда раніше розробила збирач повітряної енергії. Однак їх попередній пристрій ґрунтувався на білкових нанодротах, вирощених бактерією під назвою Geobacter sulfurreducens.

Але, як виявилося, бактерія не потрібна.

«Після відкриття Geobacter ми зрозуміли, що здатність виробляти електрику з повітря – те, що ми тоді назвали «ефектом повітряної генерації» – виявляється загальною: буквально будь-який вид матеріалу може збирати електрику з повітря, як за умови, що він має певну властивість”, – пояснює Яо.

Цією властивістю є нанопори, а їхній розмір залежить від вільного середнього пробігу молекул води у вологому повітрі. Це відстань, яку може пройти молекула води в повітрі, перш ніж зіткнутися з іншою молекулою води.

Універсальний пристрій Air-gen виготовляється з тонкої плівки матеріалу, наприклад целюлози, протеїну шовку або оксиду графену. Молекули води в повітрі можуть легко проникати в нанопори і рухатися від верхньої частини плівки до нижньої, але вони стикаються з боками пори під час руху.

Ці передачі заряду до матеріалу створюють накопичення, і оскільки більше молекул води потрапляє на верхню частину плівки, між двома сторонами виникає дисбаланс заряду.

Це створює ефект, схожий на той, який ми бачимо в хмарах, що створюють блискавку: 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 нижніх.

У цьому випадку заряд потенційно може бути перенаправлений на живлення невеликих пристроїв або зберігатися в якомусь акумуляторі.

Наразі все ще на початковій стадії. Целюлозна плівка, яку протестувала команда, мала спонтанну вихідну напругу 260 мілівольт у навколишньому середовищі, тоді як для мобільного телефону потрібна вихідна напруга близько 5 вольт. Але тонкість плівок означає, що їх можна складати, щоб масштабувати пристрої Air-gen, щоб зробити їх більш практичними.

І той факт, що вони можуть бути виготовлені з різних матеріалів, означає, що пристрої можуть бути адаптовані до середовища, де вони будуть використовуватися, кажуть дослідники.

«Ідея проста, але вона ніколи раніше не була відкрита, і вона відкриває всілякі можливості», — каже Яо.

«Можна уявити комбайни, зроблені з одного виду матеріалу для тропічних лісів, а іншого — для більш посушливих регіонів».

Наступним кроком буде тестування пристроїв у різних середовищах, а також робота над їх масштабуванням. Але загальний ефект Air-gen реальний, а можливості, які він представляє, вселяють надію.

“Це дуже захоплююче”, – каже Лю. «Ми широко відкриваємо двері для збору чистої електроенергії з повітря».
вибір редакції
Читайте також:
Життя
Вовки у зоні відчуження розвинули генетичну стійкість до захворювання на рак.
09 лютого, 16:49
Історія
Посеред лісів у басейні найбільшої річки Південної Америки науковці знайшли долину із руїнами міст. Приблизний вік визначено 2000 роками.
16 січня, 19:04
Життя
Давно визнано, що пластикові пляшки становлять небезпеку для здоров'я. А ще, на додачу, — забруднюють довкілля, вбиваючи флору з фауною.
11 січня, 12:39
Історія
Вивчення різних мов — не предмет дивакуватого колекціонування, а безпосередній інструментарій дослідника. Особливо, коли вивчають минуле.
10 січня, 14:17
Життя
Група китайських фахівців з Університету Ланьчжоу дослідила верхній шар льоду на 38 льодовиках. Висновки приголомшили навіть досвідчених.
04 січня, 08:18
Життя
Хімічні речовини сліз навряд чи сильно вплинуть на поточні соціальні взаємодії дорослих. Але допоможе захистити таку вразливу малечу.
24.12.2023, 09:37