Sposób na kryzys energetyczny? Wytwarzanie energii elektrycznej z powietrza! | ekologia.pl
Ekologia.pl Wiadomości Ciekawostki przyrodnicze Sposób na kryzys energetyczny? Wytwarzanie energii elektrycznej z powietrza!

Sposób na kryzys energetyczny? Wytwarzanie energii elektrycznej z powietrza!

Inżynierowie zademonstrowali coś niesamowitego. Niemal każdy materiał może być użyty do stworzenia urządzenia, które w sposób ciągły zbiera energię z wilgotnego powietrza.

Fot. Tomsickova Tatyana/Shutterstock

Fot. Tomsickova Tatyana/Shutterstock
Urządzenie, wielkości paznokcia i cieńsze niż pojedynczy włos, jest usiane małymi otworami zwanymi nanoporami. Otwory mają średnicę około 100 nanometrów, czyli mniejszą niż jedna tysięczna szerokości ludzkiego włosa.

Według zespołu kierowanego przez inżyniera Xiaomeng Liu z University of Massachusetts Amherst taki materiał może zbierać energię elektryczną wytwarzaną przez mikroskopijne kropelki wody w wilgotnym powietrzu. „Powietrze zawiera ogromną ilość energii elektrycznej” – mówi inżynier Jun Yao z UMass Amherst.  I w przeciwieństwie do paneli słonecznych lub turbin wiatrowych, które potrzebują specyficznych środowisk, generatory powietrza mogą działać wszędzie.

Nazwali swoje odkrycie „ogólnym efektem generowania powietrza”.

„Pomyśl o chmurze, która jest niczym więcej niż masą kropelek wody. Każda z tych kropelek zawiera ładunek, a gdy warunki są odpowiednie, chmura może wytworzyć błyskawicę – ale nie wiemy, jak niezawodnie przechwytywać elektryczność z pioruna. To, co zrobiliśmy, to stworzyliśmy małą chmurę, która wytwarza dla nas energię elektryczną w sposób przewidywalny i ciągły, abyśmy mogli ją zbierać”.

Jeśli Air-gen brzmi znajomo, to dlatego, że zespół już wcześniej opracował kombajn energii powietrznej. Jednak poprzednie urządzenie opierało się na nanoprzewodach białkowych hodowanych przez bakterię o nazwie Geobacter sulfurreducens.

Cóż, jak się okazuje, bakteria nie jest konieczna. „Po odkryciu Geobacter zdaliśmy sobie sprawę, że zdolność do generowania energii elektrycznej z powietrza jest ogólna: dosłownie każdy rodzaj materiału może pobierać energię elektryczną z powietrza, pod warunkiem, że ma określoną właściwość” — wyjaśnia Yao.

Tą właściwością są nanopory, a ich wielkość jest oparta na swobodnej średniej ścieżce cząsteczek wody w wilgotnym powietrzu. To odległość, jaką cząsteczka wody może pokonać w powietrzu, zanim zderzy się z inną cząsteczką wody.

Urządzenie Air-gen jest wykonane z cienkiej warstwy materiału, takiego jak celuloza, białko jedwabiu lub tlenek grafenu. Cząsteczki wody w powietrzu mogą z łatwością dostać się do nanoporów i przemieszczać się od góry filmu do dołu, ale podczas podróży docierają do boków porów. Te transfery ładują się do materiału, powodując nagromadzenie, a ponieważ więcej cząsteczek wody dostaje się na górę folii, występuje nierównowaga ładunku między dwiema stronami. Daje to efekt podobny do tego, który obserwujemy w chmurach wytwarzających błyskawice: wznoszące się powietrze powoduje więcej kolizji między kropelkami wody na szczycie chmury, co skutkuje nadmiarem ładunku dodatniego w wyższych chmurach i nadmiarem ładunku ujemnego w niższych.

W takim przypadku ładunek mógłby zostać potencjalnie przekierowany do zasilania małych urządzeń lub przechowywany w jakiejś baterii.

Folia celulozowa, którą zespół testował, miała napięcie wyjściowe 260 miliwoltów w otaczającym środowisku, podczas gdy telefon komórkowy wymaga napięcia wyjściowego około 5 woltów. Ale cienkość filmów oznacza, że można je układać w stosy, aby skalować urządzenia Air-gen, by było bardziej praktyczne. A fakt, że mogą być wykonane z różnych materiałów, oznacza, że urządzenia można dostosować do środowiska, w którym mają być używane – twierdzą naukowcy.

„Pomysł jest prosty, ale nigdy wcześniej nie został odkryty i otwiera wiele możliwości” – mówi Yao.

„Można sobie wyobrazić urządzenie wykonane z jednego rodzaju materiału do środowisk lasów deszczowych, a innego do bardziej suchych regionów. Następnym krokiem byłoby przetestowanie urządzeń w różnych środowiskach, a także praca nad ich skalowaniem. Dodał jednak, że mniejsza wilgotność oznaczałaby mniej energii. Zimy z bardziej suchym powietrzem wytwarzałyby mniej energii niż lata. Ale ogólny efekt Air-gen jest prawdziwy, a możliwości, które reprezentuje, są obiecujące. „To bardzo ekscytujące” — mówi Liu.

Badania zostały opublikowane w Advanced Materials.

Ekologia.pl (JSz)
4.7/5 - (16 votes)
Post Banner Post Banner
Subscribe
Powiadom o
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments