slika
© DEREK LOVLEY/ELLA MARU STUDIO/SVEUČILIŠTE MASSACHUSETTS AMHERSTZnanstvenici su otkrili kako upotrijebiti nanopore za proizvodnju struje iz zraka. Ove pore od 100 nm sakupljaju električnu energiju iz molekula vode u zraku
U stilu velikog Nikole Tesle, tim istraživača sa Sveučilišta Massachusetts Amherst otkrio je način generiranja električne energije korištenjem vlage u zraku.

Inženjeri su pokazali divnu stvar. Gotovo bilo koji materijal može se koristiti za izradu uređaja koji kontinuirano skuplja energiju iz vlažnog zraka. Nije razvojno spreman za praktičnu primjenu, ali prema njegovim kreatorima nadilazi neka ograničenja drugih kolekcionara.

Sve materijalne potrebe imaju nanopore manje od 100 nanometara u promjeru. To je tisućinka širine ljudske vlasi, pa je lakše reći nego učiniti, ali ipak puno jednostavnije nego što se očekivalo.

Prema vremenu predvođenom inženjerom Xiaomeng Liuom sa Sveučilišta Massachusetts Amherst, ovaj materijal može uhvatiti električnu energiju kojom se stvaraju mikroskopske kapljice vode u vlažnom zraku.

Generički Air-gen efekt

Znanstvenici su svoje otkriće nazvali "generički Air-gen efekt". Jun Yao, inženjer na UMass Amherst, rekao je u izjavi:
"Zrak sadrži ogromnu količinu elektriciteta Zamislite oblak, koji nije ništa više od mase kapljice vode. Svaka od tih kapljica sadrži naboj, a kada su uvjeti pogodni, oblak može proizvesti munju, ali ne znamo kako pouzdano uhvatiti elektricitet iz munje. Ono što smo učinili jest stvoriti mali oblak koji su izgradili ljudi koji predvidljivo i kontinuirano proizvode električnu energiju za nas kako bismo je mogli sakupljati."
Ako vam Air-gen zvuči poznato, to je zato što je tim već razvio sakupljač energije iz zraka. Međutim, njihov raniji uređaj oslanjao se na proteinske nanožice koje je uzgajala bakterija Geobacter sulphurreducens.
molekul vode
© ISTOCK / GETTY IMAGES PLUSSlika molekula vode. Istraživači su otkrili kako koristiti nanopore za sakupljanje električnog naboja molekula vode u zraku
Pa, ispada da bakterije nisu potrebne.

Yao objašnjava:
"Ono što smo shvatili nakon što smo otkrili Geobacter jest da je sposobnost generiranja električne energije iz zraka - ono što smo tada nazvali 'Air-gen efekt' - pokazalo se općenito: doslovno bilo koja vrsta materijala može sakupljati električnu energiju iz zraka. sve dok ima određeno svojstvo. To svojstvo su nanopore, a njihova se veličina temelji na srednjem slobodnom putu molekula vode u vlažnom zraku. Da se šalim, udaljenost koju jedna molekula vode može prijeći u zrak prije nego što se sudari s drugom.

Generički Air-gen uređaj napravljen je od tankog sloja materijala, poput celuloze, proteina svile ili grafen oksida. Molekule vode iz zraka mogu se lako ući u nanopore i putovati od vrha filma do dna, ali se na svom putu sudaraju sa stranim porama.

Ovo prenosi naboj na materijal, stvarajući nakupljanje, a kako više molekula vode ulazi u vrh filma, dolazi do neravnoteže naboja između dviju strana."
Efekt poput munje

To proizvodi učinak sličan onom koji vidimo u oblacima koji stvaraju munje: zrak koji se diže stvara više sudara između kapljice vode na vrhu oblaka, uzrokujući višak pozitivnog naboja u višim oblacima i višak negativnog naboja u nižim.

U tom slučaju, punjenje bi se moglo preusmjeriti za napajanje malih uređaja ili pohraniti u neku vrstu baterije.

Trenutno je još uvijek u ranoj fazi.

Celulozni film koji je tim testirao imao je spontani izlazni napon od 260 milivolti u okolici, dok je za mobilni telefon potreban izlazni napon od oko 5 volti. Ali tankoća filmova omogućuje njihovo slaganje kako bi se povećali Air-gen uređaji i učinili ih praktičnijim.

Činjenica da se mogu izraditi od različitih materijala znači da se uređaji mogu prilagoditi okruženju u kojem se koriste, kažu istraživači.

Yao navodi:
"Ideja je jednostavna, ali nikad prije nije otkrivena, a otvara razne mogućnosti. Mogli bismo zamisliti letjelice napravljene od jedne vrste materijala za okruženje prašuma i druge za sušnija područja." Sljedeći korak bio bi testirati uređaje u različitim okruženjima i raditi na njihovom skaliranju. Ali generički učinak Air-gena je stvoren, a mogućnosti koje predstavljaju ulijevaju nadu."
Liu navodi: "Ovo je vrlo uzbudljivo. Široko otvaramo vrata prikupljanju čiste električne energije iz zraka."

Nalazi istraživanja objavljeni su u časopisu Advanced Materials.