Vísindamenn hafa fundið leið til að fá hreina orku úr loftinu

Verkfræðingar hafa sýnt eitthvað ótrúlegt. Næstum hvaða efni sem er er hægt að nota til að búa til tæki sem stöðugt uppsker orku úr röku lofti.

Þessi þróun er ekki enn tilbúin til hagnýtrar notkunar, en að sögn höfunda hennar yfirstígur hún nokkrar takmarkanir annarra orkuuppskerutækja. Allt sem þarf úr efninu eru nanópórur með minna en 100 nanómetra þvermál. Það er um það bil einn þúsundsti af breidd mannshárs, svo það er hægara sagt en gert, en mun auðveldara en búist var við. Slíkt efni getur uppskorið rafmagn sem myndast með smásæjum vatnsdropum í röku lofti, segir teymi undir forystu verkfræðingsins Xiaomeng Liu við háskólann í Massachusetts Amherst. Þeir kölluðu uppgötvun sína „almennu Air-gen áhrifin“.

„Loft inniheldur mikið magn af rafmagni,“ segir verkfræðingur Jun Yao við háskólann í Massachusetts Amherst. „Ímyndaðu þér ský, sem er ekkert annað en massa vatnsdropa. Hver þessara dropa inniheldur hleðslu og við réttar aðstæður getur skýið framkallað eldingar - en við vitum ekki hvernig á að ná raforku frá eldingum á áreiðanlegan hátt. Það sem við höfum gert er að búa til manngert lítið ský sem framleiðir rafmagn fyrir okkur fyrirsjáanlega og stöðugt þannig að við getum uppskera það.“

Ef Air-gen hljómar kunnuglega er það vegna þess að liðið hefur áður þróað loftorkuuppskeru. Hins vegar var fyrri tæki þeirra byggt á prótein nanóvírum sem ræktaðir voru af bakteríu sem kallast Geobacter sulfurreducens. En eins og það kom í ljós er bakterían ekki nauðsynleg.

„Eftir uppgötvun Geobacter komumst við að því að hæfileikinn til að framleiða rafmagn úr lofti – það sem við kölluðum þá „loftgenaáhrif“ – reynist vera algild: bókstaflega hvaða efni sem er getur uppskorið rafmagn úr loftinu ef það hefur ákveðinn eign,“ útskýrir Yao. Þessi eiginleiki er nanópur og stærð þeirra fer eftir meðallausri leið vatnssameinda í röku lofti. Þetta er vegalengdin sem vatnssameind getur ferðast í lofti áður en hún rekst á aðra vatnssameind.

Air-gen tækið er gert úr þunnri filmu af efni eins og sellulósa, silkipróteini eða grafenoxíði. Vatnssameindir í loftinu geta auðveldlega komist í gegnum nanópólurnar og færst frá efri hluta filmunnar í neðri hlutann, en við hreyfinguna rekast þær á hliðar holunnar. Þær flytja hleðslu efnisins, mynda uppsöfnun þess og eftir því sem fleiri vatnssameindir komast inn á topp filmunnar verður hleðsluójafnvægi á milli tveggja hliðanna.

Þetta leiðir til svipaðra áhrifa og við sjáum í skýjum sem mynda eldingar: loftið sem hækkar skapar fleiri árekstra milli vatnsdropa efst í skýinu, sem leiðir til of mikils jákvæðrar hleðslu í hærri skýjunum og of neikvæðrar hleðslu í þau neðri ský Í þessu tilviki gæti hleðslan hugsanlega verið flutt til að knýja smærri tæki eða geymd í einhvers konar rafhlöðu.

Það er enn á frumstigi núna. Sellulósafilman sem teymið prófaði hafði sjálfsprottið spennuúttak upp á 260 millivolt í umhverfinu, en farsími krefst um það bil 5 volta útgangsspennu. En þunnleiki filmanna þýðir að hægt er að brjóta þær saman til að skala Air-gen tæki til að gera þær hagnýtari.

Og sú staðreynd að þau geta verið úr mismunandi efnum þýðir að hægt er að aðlaga tækin að umhverfinu sem þau verða notuð í, segja rannsakendur.

Næsta skref verður að prófa tækin í mismunandi umhverfi og vinna við að skala þau. En heildaráhrif Air-gen eru raunveruleg og möguleikarnir sem hún býður upp á eru vongóðir.

Lestu líka:

• Eðlisfræðingar líktu eftir svartholi á rannsóknarstofunni og þá fór það að glóa
• Vísindamenn hafa þróað vélmenni sem flýgur eins og alvöru