Электричество из воздуха — удивительная технология превращает любой материал в электростанцию

Исследователи обнаружили метод получения электричества из влажности воздуха с использованием любого материала с нанопорами. Эта технология, масштабируемая и бесперебойная. Для ее применения нет таких жестких условий, как у солнечной и ветровой.

Электричество из воздуха — удивительная технология превращает любой материал в электростанцию

Группа инженеров из Массачусетского университета в Амхерсте недавно продемонстрировала, что почти любой материал можно превратить в устройство, которое непрерывно собирает электричество из влажности воздуха. Секрет заключается в возможности наполнить материал нанопорами диаметром менее 100 нанометров. Исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials.

В воздухе содержится огромное количество электричества. 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, но мы не знаем, как надежно улавливать электричество от молнии. Ученые решили сделать шаг в другом направлении и создали небольшое облако, которое предсказуемо и непрерывно производит для электричество.

Суть рукотворного облака состоит в том, что авторы работы называют "общим эффектом генерации воздуха", и основывается на более ранней научной публикации, в которой было показано, как электричество можно непрерывно получать из воздуха с помощью специального материала, состоящего из белковых нанопроволок, выращенных из бактерии Geobacter Sulfreducens.

После открытия Geobacter ученые поняли, что способность генерировать электричество из воздуха оказывается универсальной: буквально любой материал может получать электричество из воздуха, если он обладает определенным свойством: в нем должны быть отверстия размером менее 100 нанометров (нм) или менее одной тысячной ширины человеческого волоса.

Это связано с параметром, известным как "длина свободного пробега" — расстоянием, которое проходит одна молекула вещества, в данном случае воды в воздухе, прежде чем она столкнется с другой одиночной молекулой того же вещества. Когда молекулы воды взвешены в воздухе, их длина свободного пробега составляет около 100 нм.

Ученые быстро осознали, что они могут разработать сборщик электроэнергии на основе этого числа. Этот сборщик будет сделан из тонкого слоя материала, заполненного нанопорами размером менее 100 нм, которые позволят молекулам воды проходить из верхней части материала в нижнюю. Но поскольку каждая пора очень мала, молекулы воды легко столкнутся с краем поры, проходя через тонкий слой. Это означает, что верхняя часть слоя будет бомбардироваться гораздо большим количеством молекул воды, несущих заряд, чем нижняя часть, создавая дисбаланс заряда, как в облаке, поскольку верхняя часть увеличивает свой заряд по сравнению с нижней частью. Это фактически создало бы батарею, которая работает до тех пор, пока в воздухе есть хоть какая-то влажность.

Идея проста, но она никогда не рассматривалась раньше, и она открывает множество возможностей. Такая "электростанция" может быть изготовлена, буквально, из любого материала, предлагая широкий выбор экономичных и адаптируемых к окружающей среде конструкций. А поскольку влажность всегда присутствует, сборщик электричества будет работать круглосуточно и без выходных, в дождь или в солнечную погоду, ночью и независимо от того, дует ветер или нет, что решает одну из основных проблем таких технологий, как ветровая или солнечная, которые работают только при определенных условиях.

Наконец, поскольку влажность воздуха рассеивается в трехмерном пространстве, а толщина устройства Air-gen составляет лишь часть ширины человеческого волоса, многие тысячи таких устройств можно складывать друг на друга, эффективно увеличивая количество энергии без увеличения занимаемой площади. Такое устройство Air-gen будет способно поставлять мощность на уровне киловатта для общего использования электроэнергией.

Точные сроки коммерциализации исследования небыли обнародованы, но наверняка быстро найдутся инвесторы среди компаний старающихся подстроиться под актуальные требования к "углеродному следу". 

Читайте также

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

25 ведущих математиков мира предупредили об опасности гонки ИИ за сложными доказательствами

25 ведущих математиков мира предупредили об опасности гонки ИИ за сложными доказательствами

Глава Anthropic призвал мир замедлить гонку искусственного интеллекта

Глава Anthropic призвал мир замедлить гонку искусственного интеллекта

Ученые научились программировать свойства фильтров из природного сырья

Ученые научились программировать свойства фильтров из природного сырья

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

Травля медведей была привезена в Англию норманнами

Травля медведей была привезена в Англию норманнами

Китовая акула проплыла 54 700 км за 10 лет

Китовая акула проплыла 54 700 км за 10 лет

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме