Нови „генератор ваздуха” направљен је од материјала са рупама дужине испод 100 нанометара, што је хиљаду пута мање од људске власи. Тај дизајн може да извлачи електричну енергију из капљица воде у ваздуху много дуже од претходних изума па би на крају могао пружити континуиран и одржив извор енергије. Истраживачи се надају да би та техника могла помоћи у борби против климатских промена служећи као алтернатива фосилним горивима.
Како сад то?
Ако сте икада видели муњу како сече небом, већ сте завирили у неискоришћену снагу која је скривена у амбијенталном ваздуху. Ту енергију стварају електрични набоји капљица воде у ваздуху, феномен који је инспирирао многе покушаје скупљања влаге изазивањем неравнотеже у набијеној води помоћу посебних уређаја. Многе од тих техника раде само кратко вриеме или захтевају скупе материјале, што представља практичне изазове за успешност.
Истраживачи са Универзитета Масачусетс развили су уређајпод називом „генератор ваздуха“ (Ер-ген) који производи електричну енергију из контакта с капљицама воде које пролазе кроз његов порозни материјал.
„Ер-ген технологија тако ствара спонтан и одржив градијент пуњења за континуирани електрични излаз који отвара широка врата за широко истраживање одрживе електричне енергије из околног ваздуха”, пише у студији.
„Једног дана можемо добити чисту електричну енергију дословно било где, било када коришћењем Ер-ген технологије (тј. концепта ‘свеприсутног напајања’), јер је влажност ваздуха континуирана и свуда је има. Основа за широку снагу је то што ваздух садржи огромну количину електрицитета. Дакле, ако повећамо Ер-ген, можемо добити већу количину енергије. Та количина се сигурно може проширити на коришћење за свакодневне функције”, каже инжењер Јун Јао.
Експерименти са наногицама
Јао и његове колеге случајно су наишли на потенцијал Ер-ген ефекта пре неколико година током експеримента с биолошки синтетизованим наногицама. Након успешне производње електричне енергије из сићушних жица, тим је почео истраживати могућност понављања исте технике с мноштвом других материјала.
„Прво откриће направљено је 2020. године и било је стварно случајно. Открили смо да Ер-ген направљен од специфичног материјала који се назива протеинске наногице синтетизован од стране врсте бактерије зване Геобактер може континуирано производити електричну енергију из влаге у ваздуху. Тада смо сматрали да је учинак искључиво на том специфичном материјалу. Тренутни рад темељи се на нашој почетној интуицији, која затим води до открића овог ‘генеричког’ Ер-ген ефекта који ради с дословно свим врстама материјала. Тако се иницијално узак прозор претвара у широм отворена врата за широки потенцијал/утицај”, додаје Јао.
Заиста, резултати су открили да практично сваки материјал може постати Ер-ген уређај под условом да је пробушен ситним рупама величине 100 нм или мање. У овој мери, рупе су довољно велике да допусте води да прође кроз горњу комору у доњу комору, али су довољно мале да капљице дођу у контакт с материјалом док се крећу према доле кроз рупе. Као последица тога, у уређају се ствара неравнотежа набоја јер капљице воде повећавају набој горњег слоја натапајући га док се крећу у доњу комору.
Како можемо да му побољшамо снагу?
Уређај на микроразмеру био је у стању да произведе континуирану енергију еквивалентну неколико стотина миливолта током тестног раздобља од недељу дана, што је пуно дуже од других концепата генератора ваздуха који су имали једнократну излазну снагу која није трајала дуже од 48 сати. Његова свестраност материјала отвара могућност скалирања идеје како би се задовољиле комерцијалне или индустријске енергетске потребе.
„Уопштено је схватање да је густина енергије ниска (што се интуитивно може схватити да је ваздух врло риједак), тако да се једнослојни Ер-ген не може такмичити са другим изворима енергије (нпр. сунце, ветар) за усклађени волумен снаге. Међутим, лепота је у томе што је ваздух дифузан и испуњен у целом вертикалном простору, што значи да можемо наслагати много слојева ер-ген уређаја у вертикалном простору како бисмо побољшали снагу (без заузимања додатног простора)”, додаје Јао.
Просторно ефикасан систем
„Дакле, у начелу, Ер-ген може бити просторно успешнији од других извора енергије. Штавише, може се конструисати у различитим факторима облика и уредно се уклопити у околину, чак и без нечијег обавештења, насупрот примеру соларне плоче која искључиво заузима простор”, додаје инжењер.
Готово нам је непојмљиво да замислимо будућност у којој би се домови, фабрике, а можда и читави градови могли напајати електричном енергијом која је скривена у ваздуху. За сада, Ер-ген концепт остаје у развојној фази, иако Јао и његове колеге већ раде на проширењу концепта и оптимизацији структуре својих материјала како би повећали енергетску успешност.
„Будући да је влажност ваздуха свеприсутна и континуирана, Ер-ген се може применити готово било где за континуирано искоришћавање енергије, надилазећи инхерентну испрекиданост постојећих система ограничених временом или локацијом. Одржива Ер-ген технологија има обећавајуће изгледе који је чине могућом ‘зеленијом’ енергетском технологијом за будућност”, закључили су аутори студије.