Ученые нашли способ получать чистую энергию только из воздуха

Инженеры продемонстрировали нечто потрясающее. Для создания устройства, непрерывно извлекающего энергию из влажного воздуха, можно использовать практически любой материал.

Это не готовая к практическому применению разработка, но, по словам ее создателей, она превосходит некоторые ограничения других комбайны. Все, что нужно материалу, — это нанопоры диаметром менее 100 нанометров. Это около одной тысячной ширины человеческого волоса, так что легче сказать, чем сделать, но намного проще, чем ожидалось.

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

Они назвали свое открытие «общим эффектом генерации воздуха».

«В воздухе содержится огромное количество электричества». — говорит инженер Джун Яо из Массачусетского университета в Амхерсте.

«Представьте себе облако, которое представляет собой не что иное, как массу капель воды. Каждая из этих капель содержит заряд, и при правильных условиях облако может производить молния, но мы не знаем, как надежно получать электричество от молнии.Что мы сделали, так это создали искусственное небольшое облако, которое предсказуемо и непрерывно производит для нас электричество, чтобы мы могли его собирать. «

Если Air-gen 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 SulfureReducens.

Ну, как оказалось, бактерия не нужна.

«После открытия Geobacter мы поняли, что способность генерировать электричество из воздуха — то, что мы тогда назвали «Эффект генерации воздуха», — оказывается универсальной: буквально любой вид материала может собирать электричество из воздуха, если он обладает определенным свойством», — объясняет Яо.

Это свойство нанопор, а 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.

Общее устройство Air-gen сделано из тонкой пленки материала, такого как целлюлоза, протеины шелка или графен. окись. Молекулы воды в воздухе могут легко проникать в нанопоры и перемещаться от верхней части пленки к нижней, но по пути они сталкиваются с боковыми сторонами поры.

Они передают заряд материалу, производя накапливается, и поскольку больше молекул воды попадает в верхнюю часть пленки, возникает дисбаланс заряда между двумя сторонами.

Это создает эффект, аналогичный тому, что мы наблюдаем в грозовых облаках: поднимающийся воздух создает большее количество столкновений между каплями воды в верхней части облака, что приводит к избытку положительного заряда в более высоких облаках и избытку отрицательного заряда в нижних.

В этом случае заряд потенциально может быть перенаправлен на питать небольшие устройства или храниться в каком-либо аккумуляторе.

На данный момент это все еще находится на ранних стадиях. 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 Airgen, чтобы сделать их более практически применимыми.

И тот факт, что они могут быть изготовлены из разных материалов, означает, что устройства можно Исследователи говорят, что они 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 различных условиях, 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».

Исследование опубликовано в Advanced Materials.