Pozrite si
Tím inžinierov z University of Massachusetts Amherst vyvinul technológiu, ktorá využíva rozdielne elektrické náboje na tenkom filme na vytvorenie prúdu, podobne ako keď sa v oblakoch rodia blesky. Výskum bol publikovaný v časopise Advanced Materials.
„Vzduch obsahuje obrovské množstvo elektriny,“ hovorí Jun Yao, odborný asistent elektrotechniky a počítačového inžinierstva na UMass Amherst, ktorý je hlavným autorom nového článku. Každá z kvapiek vody tvoriacich mrak obsahuje náboj, a za vhodných podmienok vytvoria blesk. Stane sa tak, keď rozdiel elektrických potenciálov prevýši kritickú hranicu a prieraznú pevnosť vzduchu.
Elektrinu z bleskov nedokážeme spoľahlivo zachytávať, nový výskum však ukazuje, že časť tejto energie možno získať pomocou jednoduchého perforovaného nanofilmu. A taký je možné vyrobiť zo širokej škály materiálov.
Obsah pokračuje pod reklamou
Už v roku 2020 tím z UMass Amherst vytvoril nanodrôty z baktérií Geobacter sulfurreducens a zistil, že tieto vlákna dokážu nepretržite vyťahovať elektrinu zo vzduchu zbieraním malých množstiev vlhkosti. Systém sa spoliehal na chémiu nanodrôtov a pórov vo filme, ktorý ich obklopoval. Jav vtedy nazvali „efekt Air-gen“.
Jun Yao, odborný asistent elektrotechniky a počítačového inžinierstva na UMass Amherst
Ukázalo sa však, že typ nanovlákna zapojeného do procesu nehrá dôležitú rolu. Podstatná je len veľkosť pórov vo filme. V zásade akýkoľvek materiál môže získavať elektrinu zo vzduchu, pokiaľ má určitú vlastnosť.
Tú určuje parameter nazývaný „stredná voľná cesta“, čo je vzdialenosť, ktorú prekoná jedna molekula látky, v tomto prípade vody vo vzduchu, kým narazí na inú molekulu tej istej látky. Keď sú molekuly vody rozptýlené vo vzduchu, je ich priemerná voľná dráha asi 100 nm, čo je menej ako tisícina hrúbky ľudského vlasu.
Rovnako ako v prípade predchádzajúceho výskumu, aj nový experiment zahŕňa dve vrstvy nanofilmu. Vrchná časť má perforácie menšie ako 100 nm. Funguje ako druh sita, ktoré drží molekuly vody na povrchu, čakajúc, kým sa pretlačia cez póry. Keď sa tieto molekuly H2O zhromažďujú na vrchnom filme, vytvárajú elektrický náboj, ktorý je väčší ako náboj na spodnej vrstve filmu. Touto nerovnováhou vzniká rozdiel potenciálov, čiže elektrické napätie a tým aj prúd, podobne, ako sa tvoria blesky v oblakoch.
Keďže je tento efekt výroby elektriny založený výlučne na veľkosti pórov, systém by mohol byť vyrobený z rôznych bežných materiálov. Dobrou správou je, že generátor elektriny zo vzdušnej vlhkosti môže pracovať nepretržite, vo dne aj v noci.
Hoci sa takýto systém zberu energie spolieha na vzdušnú vlhkosť, nepotrebuje vyslovene vlhké prostredie a teoreticky by mohol fungovať aj v púštnych podmienkach.
Keďže vzdušná vlhkosť je rozptýlená v trojrozmernom priestore a hrúbka zariadenia Air-gen je len zlomok šírky ľudského vlasu, bude možné ich na seba naskladať mnoho tisíc. Tak sa efektívne zvýši množstvo energie bez potreby zvýšenia pôdorysu zariadenia. Zariadenie Air-gen veľkosti chladničky by údajne bolo schopné dodávať výkon na úrovni kilowattov a „utiahnuť“ energetickú spotrebu bežnej domácnosti.
Dúfajme, že výskum vedcov UMass Amherst povedie k praktickým aplikáciám na získavanie energie zo vzdušnej vlhkosti. Ďalší zdroj „bezplatnej“ obnoviteľnej energie by sa nám určite hodil. Nakoniec, kto by nechcel mať doma svoju malú súkromnú búrku?