Сбор электричества из воздуха: новый рубеж исследований
По словам группы под руководством инженера Сяомэн Лю из Массачусетского университета в Амхерсте, это материал с нанопорами диаметром менее 100 нанометров. он может собирать электричество, вырабатываемое микроскопическими каплями воды во влажном воздухе. Это материал с отверстиями размером в одну тысячную часть человеческого волоса.
Они назвали свое открытие «общим эффектом Air-gen».
«В воздухе содержится огромное количество электричества, — объясняет инженер UMass Amherst Джун Яо.
«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 производить молнии, но мы не знаем, как надежно улавливать электричество от молнии. Что мы сделали, так это создали небольшое искусственное облако, которое производит электричество предсказуемым и непрерывным образом, чтобы мы могли его собирать.
Эффект Air gen уже был получен, но для него требовалась микрофиламент, нанофиламент, генерируемый бактерией Geobacter Sulfreducens. Теперь исследовательская группа освободилась от зависимости от этой бактерии, сделав все намного проще и более воспроизводимым в больших масштабах.
«После открытия Geobacter мы поняли, что способность генерировать электричество из воздуха — то, что мы позже назвали «эффектом генерации воздуха», — оказывается общим: буквально любой тип материала может собирать электричество из воздуха. пока обладает определенным свойством», — объясняет Яо.
Электрическое устройство с нанопорами
Это свойство представлено нанопорами, размер которых зависит от длины свободного пробега молекул воды во влажном воздухе. Это расстояние, которое молекула воды может пройти в воздухе, прежде чем столкнуться с другой молекулой воды.
Типовое устройство Air-gen состоит из тонкой пленки материала, такого как целлюлоза, протеин шелка или графен. Молекулы воды в воздухе могут легко проникать в нанопоры и перемещаться от верхней части пленки к нижней, но во время путешествия сталкиваются со стенками поры.
Они передают заряд материалу, что приводит к накоплению, и по мере того, как все больше молекул воды оказывается в верхней части пленки, возникает дисбаланс заряда между двумя сторонами.
Это производит эффект, аналогичный тому, который наблюдается в облаках, производящих молнии: поднимающийся воздух создает больше столкновений между каплями воды в верхней части облака, что приводит к избытку положительного заряда в более высоких облаках и избыточному отрицательному заряду в нижних.
В этом случае заряд может быть перенаправлен на питание небольших устройств или сохранен в каком-либо аккумуляторе.
На данный момент это все еще начальная фаза и изучение явления. Целлюлозная пленка, которую тестировала команда, имела спонтанное напряжение в 260 милливольт в окружающей среде, тогда как для мобильного телефона требуется около 5 вольт. Но толщина пленок означает, что их можно накладывать друг на друга, чтобы масштабировать устройства Airgen и сделать их практически применимыми.
Кроме того, тот факт, что они могут быть изготовлены из разных материалов, означает, что устройства могут быть адаптированы к среде, в которой они будут использоваться, говорят исследователи.
«Идея проста, но она никогда не была обнаружена раньше, и она открывает всевозможные возможности», — говорит Яо. «Можно представить связующие материалы, изготовленные из одного типа материала для тропических лесов и другого для более засушливых регионов».
Следующим шагом будет тестирование устройств в разных средах и работа над их масштабируемостью. Но общий эффект Air-gen реален, а возможности, которые он представляет, обнадеживают.
Таким образом, проложен путь для производства электричества из воздуха, используя его движение и внутреннюю влажность. Совершенно новый и практически неизведанный рубеж, который может привести к автономному производству электроэнергии для любой точки земного шара. Район, который заслуживает изучения.
Благодаря нашему Telegram-каналу вы можете быть в курсе публикации новых статей из журнала «Экономические сценарии».
Статья «Сбор электричества из воздуха: новые горизонты исследований» опубликована в журнале Scenari Economici .
Это автоматический перевод публикации, опубликованной в журнале Scenari Economici по адресу https://scenarieconomici.it/raccogliere-elettricita-dallaria-la-nuova-frontiera-della-ricerca/ в Sat, 27 May 2023 11:00:21 +0000.