Naučnici su izumeli uređaj koji može kontinuirano da generiše električnu energiju iz vazduha, nudeći uvid u mogući održivi izvor energije koji može biti izrađen od gotovo bilo kog materijala i radi na vlazi iz okoline koja nas okružuje, objavljeno je u novoj studiji.
Novi „generator vazduha” napravljen je od materijala sa rupama dužine ispod 100 nanometara, što je hiljadu puta manje od ljudske vlasi. Taj dizajn može da izvlači električnu energiju iz kapljica vode u vazduhu mnogo duže od prethodnih izuma pa bi na kraju mogao pružiti kontinuiran i održiv izvor energije. Istraživači se nadaju da bi ta tehnika mogla pomoći u borbi protiv klimatskih promena služeći kao alternativa fosilnim gorivima.
Ako ste ikada videli munju kako seče nebom, već ste zavirili u neiskorišćenu snagu koja je skrivena u ambijentalnom vazduhu. Tu energiju stvaraju električni naboji kapljica vode u vazduhu, fenomen koji je inspirirao mnoge pokušaje skupljanja vlage izazivanjem neravnoteže u nabijenoj vodi pomoću posebnih uređaja. Mnoge od tih tehnika rade samo kratko vrieme ili zahtevaju skupe materijale, što predstavlja praktične izazove za uspešnost.
Istraživači sa Univerziteta Masačusets razvili su uređajpod nazivom „generator vazduha“ (Er-gen) koji proizvodi električnu energiju iz kontakta s kapljicama vode koje prolaze kroz njegov porozni materijal.
„Er-gen tehnologija tako stvara spontan i održiv gradijent punjenja za kontinuirani električni izlaz koji otvara široka vrata za široko istraživanje održive električne energije iz okolnog vazduha”, piše u studiji.
„Jednog dana možemo dobiti čistu električnu energiju doslovno bilo gde, bilo kada korišćenjem Er-gen tehnologije (tj. koncepta ‘sveprisutnog napajanja’), jer je vlažnost vazduha kontinuirana i svuda je ima. Osnova za široku snagu je to što vazduh sadrži ogromnu količinu elektriciteta. Dakle, ako povećamo Er-gen, možemo dobiti veću količinu energije. Ta količina se sigurno može proširiti na korišćenje za svakodnevne funkcije”, kaže inženjer Jun Jao.
Eksperimenti sa nanogicama
Jao i njegove kolege slučajno su naišli na potencijal Er-gen efekta pre nekoliko godina tokom eksperimenta s biološki sintetizovanim nanogicama. Nakon uspešne proizvodnje električne energije iz sićušnih žica, tim je počeo istraživati mogućnost ponavljanja iste tehnike s mnoštvom drugih materijala.
„Prvo otkriće napravljeno je 2020. godine i bilo je stvarno slučajno. Otkrili smo da Er-gen napravljen od specifičnog materijala koji se naziva proteinske nanogice sintetizovan od strane vrste bakterije zvane Geobakter može kontinuirano proizvoditi električnu energiju iz vlage u vazduhu. Tada smo smatrali da je učinak isključivo na tom specifičnom materijalu. Trenutni rad temelji se na našoj početnoj intuiciji, koja zatim vodi do otkrića ovog ‘generičkog’ Er-gen efekta koji radi s doslovno svim vrstama materijala. Tako se inicijalno uzak prozor pretvara u širom otvorena vrata za široki potencijal/uticaj”, dodaje Jao.
Zaista, rezultati su otkrili da praktično svaki materijal može postati Er-gen uređaj pod uslovom da je probušen sitnim rupama veličine 100 nm ili manje. U ovoj meri, rupe su dovoljno velike da dopuste vodi da prođe kroz gornju komoru u donju komoru, ali su dovoljno male da kapljice dođu u kontakt s materijalom dok se kreću prema dole kroz rupe. Kao posledica toga, u uređaju se stvara neravnoteža naboja jer kapljice vode povećavaju naboj gornjeg sloja natapajući ga dok se kreću u donju komoru.
Kako možemo da mu poboljšamo snagu?
Uređaj na mikrorazmeru bio je u stanju da proizvede kontinuiranu energiju ekvivalentnu nekoliko stotina milivolta tokom testnog razdoblja od nedelju dana, što je puno duže od drugih koncepata generatora vazduha koji su imali jednokratnu izlaznu snagu koja nije trajala duže od 48 sati. Njegova svestranost materijala otvara mogućnost skaliranja ideje kako bi se zadovoljile komercijalne ili industrijske energetske potrebe.
„Uopšteno je shvatanje da je gustina energije niska (što se intuitivno može shvatiti da je vazduh vrlo rijedak), tako da se jednoslojni Er-gen ne može takmičiti sa drugim izvorima energije (npr. sunce, vetar) za usklađeni volumen snage. Međutim, lepota je u tome što je vazduh difuzan i ispunjen u celom vertikalnom prostoru, što znači da možemo naslagati mnogo slojeva er-gen uređaja u vertikalnom prostoru kako bismo poboljšali snagu (bez zauzimanja dodatnog prostora)”, dodaje Jao.
Prostorno efikasan sistem
„Dakle, u načelu, Er-gen može biti prostorno uspešniji od drugih izvora energije. Štaviše, može se konstruisati u različitim faktorima oblika i uredno se uklopiti u okolinu, čak i bez nečijeg obaveštenja, nasuprot primeru solarne ploče koja isključivo zauzima prostor”, dodaje inženjer.
Gotovo nam je nepojmljivo da zamislimo budućnost u kojoj bi se domovi, fabrike, a možda i čitavi gradovi mogli napajati električnom energijom koja je skrivena u vazduhu. Za sada, Er-gen koncept ostaje u razvojnoj fazi, iako Jao i njegove kolege već rade na proširenju koncepta i optimizaciji strukture svojih materijala kako bi povećali energetsku uspešnost.
„Budući da je vlažnost vazduha sveprisutna i kontinuirana, Er-gen se može primeniti gotovo bilo gde za kontinuirano iskorišćavanje energije, nadilazeći inherentnu isprekidanost postojećih sistema ograničenih vremenom ili lokacijom. Održiva Er-gen tehnologija ima obećavajuće izglede koji je čine mogućom ‘zelenijom’ energetskom tehnologijom za budućnost”, zaključili su autori studije.
