دانشمندان راهی برای دریافت انرژی پاک از هوا یافته اند

مهندسان چیز شگفت انگیزی را نشان داده اند. تقریباً از هر ماده ای می توان برای ایجاد دستگاهی استفاده کرد که به طور مداوم انرژی را از هوای مرطوب جمع آوری کند.

این توسعه هنوز برای استفاده عملی آماده نیست، اما به گفته نویسندگان آن، برخی از محدودیت‌های دیگر برداشت‌کننده‌های انرژی را برطرف می‌کند. تنها چیزی که از این ماده نیاز است، نانو منافذ با قطر کمتر از 100 نانومتر است. عرض آن تقریباً یک هزارم موی انسان است، بنابراین گفتن آن آسان تر از انجام آن است، اما بسیار ساده تر از حد انتظار است. تیمی به سرپرستی مهندس شیائومنگ لیو از دانشگاه امهرست ماساچوست می‌گوید: چنین ماده‌ای می‌تواند الکتریسیته تولید شده توسط قطرات آب میکروسکوپی در هوای مرطوب را برداشت کند. آنها کشف خود را "اثر ژنرال هوا" نامیدند.

مهندس جون یائو از دانشگاه ماساچوست آمهرست می گوید: هوا حاوی مقدار زیادی برق است. «ابری را تصور کنید که چیزی جز توده ای از قطرات آب نیست. هر یک از این قطرات حاوی یک بار است، و در شرایط مناسب، ابر می‌تواند رعد و برق تولید کند - اما ما نمی‌دانیم چگونه برق صاعقه را به‌طور قابل اعتمادی جذب کنیم. کاری که ما انجام داده‌ایم این است که یک ابر کوچک ساخته دست بشر ایجاد کرده‌ایم که به‌طور پیش‌بینی‌شده و پیوسته برای ما برق تولید می‌کند تا بتوانیم آن را برداشت کنیم.»

اگر Air-gen آشنا به نظر می رسد، به این دلیل است که این تیم قبلاً یک برداشت کننده انرژی هوا ساخته است. با این حال، دستگاه قبلی آنها مبتنی بر نانوسیم های پروتئینی بود که توسط یک باکتری به نام Geobacter sulfurreducens رشد می کرد. اما، همانطور که معلوم شد، باکتری ضروری نیست.

پس از کشف ژئوباکتر، ما متوجه شدیم که توانایی تولید الکتریسیته از هوا - چیزی که ما آن را "اثر ژن هوا" نامیدیم - جهانی است: به معنای واقعی کلمه، هر ماده ای می تواند الکتریسیته را از هوا استخراج کند اگر مقدار مشخصی داشته باشد. یائو توضیح می دهد که دارایی است. این خاصیت نانو منافذ است و اندازه آنها به میانگین مسیر آزاد مولکول های آب در هوای مرطوب بستگی دارد. این فاصله ای است که یک مولکول آب می تواند قبل از برخورد با مولکول آب دیگر در هوا طی کند.

دستگاه Air-gen از یک لایه نازک از موادی مانند سلولز، پروتئین ابریشم یا اکسید گرافن ساخته شده است. مولکول های آب موجود در هوا به راحتی می توانند به نانوحفره ها نفوذ کرده و از قسمت بالایی فیلم به قسمت پایینی حرکت کنند، اما در حین حرکت با کناره های منافذ برخورد می کنند. آنها بار ماده را منتقل می کنند و تجمعی از آن ایجاد می کنند و با ورود مولکول های آب بیشتر به بالای فیلم، عدم تعادل بار بین دو طرف ایجاد می شود.

این منجر به اثری مشابه آنچه در ابرهایی که رعد و برق تولید می کنند می بینیم: هوای بالارونده برخوردهای بیشتری را بین قطرات آب در بالای ابر ایجاد می کند و در نتیجه بار مثبت بیش از حد در ابرهای بالاتر و بار منفی بیش از حد در ابرها ایجاد می کند. ابرهای پایین تر در این مورد، شارژ به طور بالقوه می تواند به انرژی دستگاه های کوچکتر منتقل شود یا در نوعی باتری ذخیره شود.

در حال حاضر هنوز در مراحل اولیه است. فیلم سلولزی که تیم آزمایش کردند دارای ولتاژ خروجی خود به خودی 260 میلی ولت در محیط بود، در حالی که یک تلفن همراه به ولتاژ خروجی حدود 5 ولت نیاز دارد. اما نازک بودن لایه‌ها به این معنی است که می‌توان آن‌ها را طوری جمع کرد تا دستگاه‌های Air-gen مقیاس‌پذیر شوند تا کاربردی‌تر شوند.

به گفته محققان، این واقعیت که آنها می توانند از مواد مختلف ساخته شوند به این معنی است که دستگاه ها می توانند با محیطی که در آن مورد استفاده قرار می گیرند، سازگار شوند.

مرحله بعدی تست دستگاه ها در محیط های مختلف و کار بر روی مقیاس گذاری آنها خواهد بود. اما تأثیر کلی Air-gen واقعی است و امکاناتی که ارائه می دهد امیدوارکننده است.

همچنین بخوانید:

• فیزیکدانان یک سیاهچاله را در آزمایشگاه شبیه سازی کردند و سپس شروع به درخشش کرد
• محققان یک زنبور روباتی ساخته اند که مانند یک زنبور واقعی پرواز می کند