Naučnici su izmislili uređaj koji može kontinuirano da proizvodi električnu energiju iz vazduha, nudeći mogući održivi izvor energije koji se može napraviti od gotovo bilo kog materijala i radi na vlažnosti koja nas sve okružuje, izveštava nova studija.
Novi „generator vazduha“, ili Air-gen, napravljen je od materijala sa rupama koje su manje od 100 nanometara dužine, što je hiljadu puta uže od vlasi ljudske kose. Ovaj dizajn može da izvlače električnu energiju iz kapljica vode u vazduhu mnogo duže od prethodnih koncepata, izveštavaju istraživači, što ukazuje na to da bi ovaj metod mogao da pruži kontinuiran i održiv izvor energije. Istraživači se nadaju da bi ova tehnika na kraju mogla da pomogne u borbi protiv klimatskih promena služeći kao alternativa fosilnim gorivima.
Videos by VICE
Ako ste ikada videli munju preko neba, već ste imali kratak pogled na neiskorišćenu snagu koja je skrivena u vazduhu. Ova energija je podstaknuta električnim nabojem kapljica vode u vazduhu, fenomenom koji je inspirisao mnoge pokušaje sakupljanja vlage izazivanjem neravnoteže u naelektrisanoj vodi pomoću specijalnih uređaja. Mnoge od ovih tehnika rade samo na kratko ili zahtevaju skupe materijale, što predstavlja praktične izazove za efikasnost i široku primenu.
Sada su istraživači sa AmherstUniverziteta u Masačusetsu, razvili uređaj Air-gen koji proizvodi električnu energiju iz kontakta sa kapljicama vode koje prolaze kroz njegov porozni materijal. Na ovaj način, Air-gen tehnologija stvara „spontani i trajni gradijent punjenja za kontinuirani električni napon“ koji „otvara široka vrata za široko istraživanje održive električne energije dobijene iz vazduha“, prema studiji objavljenoj u sredu u časopisu Advanced Materials.
„Jednog dana možemo dobiti čistu električnu energiju bukvalno bilo gde, bilo kada koristeći Air-gen tehnologiju (tj. koncept ‘sveprisutnog napajanja’), jer je vazduh vlažan 24/7 neprekidno i svuda,” Jun Jao, docent elektrotehnike i računarski inženjering na UMass Amherst i stariji autor studije, rekao je u imejlu.
„Osnova za veliku snagu i široku primenu ove tehnologije je činjenica da vazduh sadrži ogromnu količinu električne energije“, dodao je on. „Dakle, ako povećamo zapreminu Air-gena, možemo dobiti veću snagu — ta zapremina se svakako može proširiti na upotrebu za svakodnevne funkcije.“
Jao i njegove kolege su u otrkili potencijal Air-gen efekta pre nekoliko godina tokom eksperimenta sa biološki sintetizovanim nano-žicama. Pošto što je uspešno proizveo električnu energiju iz sićušnih žica, tim je počeo da istražuje mogućnost ponavljanja iste tehnike sa mnoštvom drugih materijala.
„Prvo otkriće je napravljeno još 2020. godine i bilo je zaista slučajno – otkrili smo da Air-gen napravljen od specifičnog materijala zvanog proteinske nano-žice koje sintetiše vrsta bakterije koja se zove Geobacter može kontinuirano da proizvodi električnu energiju iz vlažnosti vazduha“, rekao je Jao.
„Ali tada smo smatrali da je efekat isključivo za ovaj specifičan materijal (iako smo imali neku početnu intuiciju/indikaciju da se efekat može proširiti i na druge materijale)“, nastavio je. „Trenutni rad je zasnovan na našoj početnoj intuiciji, koja zatim vodi do otkrića ovog ‘generičkog’ Air-gen efekta koji radi sa bukvalno svim vrstama materijala. Dakle, on pretvara prvobitno uski prozor u širom otvorena vrata za širok potencijal/uticaj”.
Zaista, rezultati su otkrili da praktično svaki materijal može postati Air-gen uređaj pod uslovom da je perforiran sa sitnim rupama veličine 100 nanometara ili manje. Tako malene rupe su dovoljno velike da omoguće vodi da prođe kroz gornju komoru u donju komoru, ali su dovoljno male da kapljice stupe u kontakt sa materijalom dok se kreću kroz rupe. Kao posledica toga, u uređaju se stvara neravnoteža naelektrisanja jer kapljice vode povećavaju naelektrisanje gornjeg sloja tako što ga natapaju dok se kreću u donju komoru.
Uređaj mikrorazmera je bio u stanju da proizvodi kontinuiranu energiju ekvivalentnu nekoliko stotina milivolti tokom perioda od nedelju dana, što je mnogo duže od drugih koncepata generatora vazduha koji su imali jednokratnu izlaznu snagu koja nije trajala više od 48 sati. Njegova raznovrsnost materijala otvara mogućnost proširenja ideje kako bi se zadovoljile komercijalne ili industrijske potrebe za energijom.
„Opšte shvatanje je da je gustina energije niska (što se intuitivno može shvatiti jer je vazduh veoma retka smeša), tako da jednoslojni Air-gen nema načina da se takmiči sa drugim izvorima energije (npr. solarna energija, vetar) po pitanju ukupne snage“, objasnio je Jao. „Međutim, lepota je u tome što je vazduh difuzan i ispunjen u celom vertikalnom prostoru, što znači da možemo da složimo mnogo slojeva uređaja za generisanje vazduha u vertikalni prostor da bismo poboljšali snagu (bez zauzimanja dodatnog prostora na tlu).
„Dakle, u principu, Air-gen može biti prostorno efikasniji“ od drugih izvora energije, nastavio je. „Štaviše, mogu se konstruisati u različite oblike i uredno se uklopiti u okruženje (čak i neprimetno)“ u poređenju sa primerom „solarnog panela koji isključivo zauzima prostor“.
Divlje je zamisliti budućnost u kojoj bi kuće, fabrike i možda čitavi gradovi mogli biti napajani strujom koja je skrivena u vazduhu. Za sada, koncept Air-gen ostaje u fazi razvoja, iako Jao i njegove kolege već rade na proširenju koncepta i optimizaciji strukture svojih materijala kako bi se povećala energetska efikasnost.
„Važno je da je vlažnost vazduha sveprisutna i kontinuirana 24 sata dnevno, 7 dana u nedelji. Air-gen se može primeniti skoro svuda za kontinuirano prikupljanje energije, prevazilazeći urođenu ograničenost postojećih kombinacija koje su ograničene po pitanju vremena ili lokacije“, rekli su istraživači u studiji.
