Ученые создали искусственное «облако», которое извлекает электричество из воздуха

Все, что для этого требуется, — пара электродов и специальный материал с крошечными отверстиями диаметром менее 100 нм. Это в тысячу раз меньше ширины человеческого волоса.

Вот как это работает: крошечные отверстия позволяют молекулам воды проходить сквозь них и генерировать электричество, накапливая заряд, переносимый молекулами воды. Процесс описан в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials.

По сути это имитирует то, как облака вырабатывают электричество, которое выделяется в виде молний.

Поскольку влажность воздуха сохраняется постоянно, устройство сможет работать в любое время суток независимо от погодных условий — в отличие от менее надежных возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия.

Недавнее открытие основано на том факте, что воздух насыщен электричеством: облака содержат накопленный электрический заряд. Однако улавливать и использовать это электричество сложно.

Вместо того чтобы пытаться отнять энергию у природы, Яо и его коллеги поняли, что могут воссоздать ее заново. Ранее исследователи создали устройство, которое использует белок, полученный из бактерий, для получения электричества из влаги в воздухе. Но позже они поняли, что многие материалы могут справиться с этой задачей, если в них сделать достаточно маленькие отверстия.

Согласно новому исследованию, этот тип устройства для сбора энергии, может быть изготовлен из «широкого спектра неорганических, органических и биологических материалов». Авторы назвали его Air-gen (от англ. air — воздух и gen — генерация).

«Первоначальное открытие было действительно случайным, — отметил Яо, — поэтому в этой работе мы следовали за своей интуицией, что привело к открытию эффекта генерации в воздухе, который совместим буквально со всеми видами материалов».

Молекулы воды могут перемещаться по воздуху на расстояние около 100 нм, прежде чем столкнуться друг с другом. Когда вода проходит через тонкий материальный объект, заполненный отверстиями точно такого размера, заряд имеет тенденцию накапливаться в его верхней части.

Поскольку меньшее количество молекул достигает нижнего слоя, это создает дисбаланс заряда, как это происходит в облаке — по сути, создается батарея, работающая от влажности, которая, по-видимому, полезна не только для того, чтобы сделать волосы вьющимися. Затем электроды с обеих сторон материала передают электричество ко всему, что нуждается в питании.

А поскольку эти материалы настолько тонкие, их можно укладывать тысячами и вырабатывать по несколько киловатт энергии. Яо предполагает, что технология может иметь разные применения — от небольших устройств с воздушным генератором, которые могут питать носимые устройства, до тех, что смогут обеспечить энергией всю семью.

Однако, по словам Яо, прежде чем что-либо из этого произойдет, его команде необходимо выяснить, как собирать электроэнергию на большей площади поверхности и как лучше всего располагать листы по вертикали, чтобы увеличить мощность устройства, не занимая дополнительного места. Тем не менее, он в восторге от будущего потенциала этой технологии.

«Я мечтаю о том, что однажды мы сможем получать чистую электроэнергию буквально в любом месте и в любое время, используя Air-gen», — говорит он.

Источник.

Обложка снегерирована нейросетью Midjourney