|
Устройство в стиле Звездного пути собирает энергию из воздуха
|
|
|
|
Как и репликатор в «Звездном пути: Следующее поколение», новый прототип чистой энергии обещает творить чудеса из воздуха. Исследователи называют его Air-gen — мобильное устройство для выработки электроэнергии, которое использует сеть белковых нанопроводов для преобразования влажности воздуха в сдерживаемые синтетические грозы. По словам этих ученых, это «созданное человеком небольшое облако» может производить электричество «предсказуемо и непрерывно» в более широком диапазоне условий, чем солнечные батареи или ветряные турбины. Команда надеется, что Air-gen будет масштабироваться для массового использования по всему миру — от тропических лесов Амазонки до Сахары. «В воздухе содержится огромное количество электричества», — говорит старший автор исследования, доктор Джун Яо из Массачусетского университета в Амхерсте. «Подумайте об облаке, которое представляет собой не что иное, как массу капель воды». «Каждая из этих капель содержит заряд, и при подходящих условиях облако может произвести разряд молнии, — сказал доктор Яо, — но мы не знаем, как надежно улавливать электричество от молнии».
|
|
|
|
Air-gen Яо решает эту проблему, воспроизводя условия богатых энергией грозовых облаков, улавливая этот заряженный водяной пар внутри сети крошечных наноразмерных пор. К счастью, сказал Яо, для получения энергии с помощью этой техники можно использовать множество различных материалов. «В нем просто должны быть отверстия размером менее 100 нм (нанометров) — или менее одной тысячной ширины человеческого волоса». На самом деле, когда три года назад его команда впервые приступила к тестированию этой технологии, они использовали специальный материал белковых нанопроволок, созданных из бактериальной культуры Geobacter Sulfreducens. По сути, Яо и его команда подтвердили, что они могут непрерывно получать электричество из чашки Петри, используя свой «эффект генерации воздуха». Команда говорит, что размер 100 нм очень важен для процесса, потому что он масштабируется до того, что химики называют «средним свободным пробегом» — расстоянием, которое одна молекула водяного пара может проплыть в воздухе, прежде чем она столкнется с другой. С помощью этих крошечных пор исследователи поняли, что они могут создавать накопление электрического заряда, когда молекулы воды проходят через их нанотрубки. Эффект почти такой же, как у воздушных шаров, генерирующих статическое электричество, если их заставить пройти через трубу, сделанную из толстого коврового покрытия.
|
|
|
Система Air-gen создает дисбаланс заряда, по сути, поскольку верхний конец поровой системы накапливает заряд в отличие от нижнего конца, точно так же, как две стороны батареи. «Идея проста, — сказал Яо, — но она никогда не была обнаружена раньше, и она открывает множество возможностей». В отличие от солнечных элементов, которые часто требуют экзотических, а иногда и токсичных передовых материалов для сбора солнечных лучей, нанопористая система Air-gen может быть разработана из широкого спектра более экологически чистых материалов. «То, что мы поняли после открытия Geobacter, — сказал Яо, — это способность генерировать электричество из воздуха — то, что мы тогда назвали «эффектом генерации воздуха», — оказывается общим». «Буквально любой материал может собирать электричество из воздуха, если ему можно придать форму крошечной системы пор размером 100 нм», — сказал он.
|
|
|
|
Яо и его команда надеются, что их ультрамодульная и портативная концепция может быть развернута по всему миру в самых разных условиях. «Можно представить комбайны, изготовленные из одного материала для тропических лесов и другого для более засушливых регионов», — сказал Яо. А поскольку влажность — не совсем редкое погодное явление, комбайны Airgen могут работать круглосуточно и без выходных, днем и ночью, практически в любую погоду. По их оценкам, опубликованным в этом месяце в журнале Advanced Materials, устройства могут быть сложены друг на друга тысячами и смогут генерировать более 1 киловатта энергии на кубический метр пространства. «Представьте себе мир будущего, в котором чистое электричество доступно везде, где бы вы ни находились», — сказал Яо. «Общий эффект Air-gen означает, что этот будущий мир может стать реальностью».
|
|
|
|
Источник
|
