Képzeljünk el egy olyan jövőbeli világot, amelyben a tiszta áram bárhol elérhető - mondta Yao. 'A generikus Air-gen hatás azt jelenti, hogy ez a jövőbeli világ valósággá válhat.'
A hordozható eszköz csapdába ejti a párás levegőt, kis, mesterséges zivatarfelhőket képezve.
A kutatók technológiájukat a "villámból származó elektromosság" begyűjtéséhez hasonlítják.
A Star Trek: A következő generáció replikátorához hasonlóan egy új tiszta energia prototípusa is csodákat ígér a levegőből.
A kutatók Air-gen-nek nevezik a mobil áramtermelő eszközt, amely fehérje nanodrótok hálózatát használja arra, hogy a levegőben lévő környezeti nedvességet zárt, szintetikus zivatarokká alakítsa.
Ez az "ember által épített, kisméretű felhő" - mondták a tudósok - képes "kiszámíthatóan és folyamatosan" áramot termelni a legkülönfélébb körülmények között, mint a naptól függő napelemek vagy a széltől függő turbinák.
A kutatócsoport reméli, hogy az Air-gen-t tömeges használatra fogják alkalmassá tenni az egész világon - az Amazonas esőerdőitől a Szaharáig terjedő környezetben.
A csapat Air-gen effektusa egy energiában gazdag zivatarfelhő körülményeit reprodukálja, a vízgőzt apró, nanoméretű pórusok hálózatába zárja, hogy begyűjtse és tárolja elektromos potenciálját.
Abban a képességében, hogy ki tud húzni valamit a levegőből, az eszköz hasonlít a Star Trek: The Next Generation replikátorára (fent), amely szinte bármit képes előállítani a felesleges hulladékból.
A tanulmány vezető szerzője, Dr. Jun Yao (Massachusetts University Amherst) szerint a levegő hatalmas mennyiségű villamos energiát tartalmaz. Gondoljunk csak a felhőkre, amelyek nem mások, mint vízcseppek tömege.
"Minden egyes csepp töltést tartalmaz, és ha a körülmények megfelelőek, a felhő villámot képes előidézni" - mondta Dr. Yao - "de nem tudjuk, hogyan lehet a villámból származó elektromosságot megbízhatóan rögzíteni".
Yao Air-genje ezt a problémát úgy oldja meg, hogy az energiában gazdag zivatarfelhők körülményeit utánozza, és a töltött vízgőzt apró, nanoméretű pórusok hálózatában tartja fogva.
Szerencsére, mondta Yao, sok különböző anyagot lehet használni az energia kinyerésére ezzel a technikával.
'Csak 100 nm-nél (nanométernél) kisebb lyukakkal kell rendelkeznie - vagyis az emberi hajszál szélességének kevesebb, mint ezredrészével'.
Valójában, amikor csapata három évvel ezelőtt először kezdte el tesztelni ezt a technológiát, egy speciális anyagot használtak, a Geobacter sulfurreducens baktériumkultúrából előállított fehérje nanodrótokat.
Lényegében Yao és csapata megerősítette, hogy az "Air-gen-effektus" segítségével folyamatosan tudtak áramot gyűjteni egy Petri-csészéről.
A 100 nm-es méret azért olyan fontos a folyamat szempontjából, mondja a csapat, mert ez a kémikusok által "átlagos szabad útként" ismert méret - az a távolság, amelyet egyetlen vízgőzmolekula a levegőben lebeghet, mielőtt egy másikba ütközik.
Ezekkel az apró pórusokkal a kutatók rájöttek, hogy elektromos töltést tudnak létrehozni, ahogy a vízmolekulák áthaladnak a nanocsöveken. A hatás majdnem olyan, mintha a léggömbök statikus elektromosságot generálnának, ha egy vastag szőnyegből készült csövön kényszerítenék őket áthaladni.
Az Air-gen rendszer lényegében töltésegyenlőtlenséget hoz létre, mivel a pórusrendszer felső vége töltést épít fel az alsó végével szemben, akárcsak egy akkumulátor két oldala.
'Az ötlet egyszerű' - mondta Yao - 'de még soha nem fedezték fel korábban - és ez mindenféle lehetőséget megnyit'.
Az Air-gen készülék ezen rajzán a csapat apró fehérje nanopórusokból álló vékony filmje egy pár elektróda közé van szorítva. A felső elektróda elég kicsi ahhoz, hogy a felső pórusokat a párás levegőnek tegye ki, így létrejön az akkumulátorszerű hatáshoz szükséges pozitív és negatív töltéskülönbség
A tudósok a Geobacter sulfurreducens baktériumból növesztett fehérje nanoszálak speciális anyagából készítették el Air-gen készüléküket . A pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálat az apró fehérje nanocsövek felületét (fent) mindössze néhány mikrométeres (μm) méretben mutatja.
A napelemekkel ellentétben, amelyek gyakran egzotikus és néha mérgező, fejlett anyagokat igényelnek a napsugarak összegyűjtéséhez, az Air-gen nanopórusos rendszerét sokféle környezetbarátabb anyagból lehet tervezni.
'Amire a Geobacter felfedezése után rájöttünk - mondta Yao -, hogy a levegőből történő áramtermelés képessége - amit akkor "Air-gen-effektusnak" neveztünk el - általánosnak bizonyul'.
'Szó szerint bármilyen anyag képes a levegőből áramot gyűjteni, amennyiben az apró, 100 nm-es pórusrendszerbe formálható' - mondta.
Yao és csapata reméli, hogy ultra moduláris és hordozható koncepciójukat a világ minden táján, a legkülönbözőbb körülmények között lehet majd alkalmazni.
"Elképzelhető, hogy az egyik anyagból készült aratógépet az esőerdei környezetbe, a másikat pedig a szárazabb régiókba tervezzük" - mondta Yao.
És mivel a nedvesség nem éppen ritka időjárási jelenség, az Air-gen aratógépek éjjel-nappal, szinte bármilyen időjárási körülmények között működhetnének.
Az Advanced Materials című folyóiratban ebben a hónapban közzétett becsléseik szerint az eszközök ezrével halmozhatók egymásra, és képesek lennének köbméterenként több mint 1 kilowattnyi energiát termelni.
Képzeljünk el egy olyan jövőbeli világot, amelyben a tiszta áram bárhol elérhető - mondta Yao. 'A generikus Air-gen hatás azt jelenti, hogy ez a jövőbeli világ valósággá válhat.'
-
Elme-vezérelt eszközök lesznek jellemzőek a 2040-es évekre, mondják a szakértők
-
A Facebook Twitter klónja ""Threads"" azt mondja, hogy a platform az internet "legnagyobb biztonságos tere"
-
Az Antarktisz IceCube Laboratórium rendelkezik olyan energiafegyverekkel, amelyek földrengést okozhatnak
-
Kína bemutatja a világ első génmanipulált SUPER katonáit
-
A súlyos mikrohullámú szindróma legutóbbi esete feltárja az 5G-vel kapcsolatos problémákat
Ha tetszett ez a cikk, talán fontolóra vehetné, hogy adományozzon.
Teljesen önkéntesen dolgozunk. Kérjük, segítse munkánkat.
