Ученые нашли способ получать энергию из воздуха практически из любого материала

Ученые обнаружили, что практически любой материал можно использовать для преобразования энергии, содержащейся в воздушной влаге, в электричество, и это открытие может привести к постоянному производству чистой энергии с небольшим загрязнением окружающей среды.

Исследование, опубликованное в статье в журнале Advanced Materials, основано на работе 2020 года, которая впервые показала, что энергию можно извлекать из влаги в воздухе с использованием материалов, полученных из бактерий. Новое исследование показывает, что почти любой материал, такой как дерево или силикон, можно использовать, если его можно разбить на крошечные частицы и изменить форму с помощью микроскопических пор. Но есть много вопросов о том, как расширить ассортимент продукции.

«То, что он изобрел, можно представить как крошечное искусственное облако», — сказал Джун Яо, профессор инженерии Массачусетского университета в Амхерсте и ведущий автор исследования. «Это действительно огромный, очень доступный источник непрерывного чистого электричества. Представьте себе, что чистое электричество доступно везде, куда бы вы ни пошли».

Это может быть лес, поход в горы, пустыня, деревня или дорога.

Генератор с воздушным приводом, также известный как «генератор воздуха», будет обеспечивать непрерывную чистую электроэнергию, потому что он использует энергию влаги, которая всегда присутствует, а не полагаясь на солнце или ветер. По словам Яо, в отличие от солнечных панелей или ветряных турбин, которым для работы нужны определенные условия, ветряные генераторы могут работать где угодно.

Однако более низкая влажность означает, что можно собрать меньше энергии. Зимой с сухим воздухом вырабатывается меньше энергии, чем летом.

Устройство размером с ноготь и тоньше одного волоса усеяно крошечными отверстиями, известными как нанопоры. Отверстия имеют диаметр менее 100 нанометров или менее одной тысячной ширины пряди человеческого волоса.

Крошечные отверстия пропускают воду из воздуха таким образом, что она разбалансирует заряд в верхней и нижней частях устройства, в результате чего батарея работает непрерывно.

«Мы широко открываем дверь для чистого электричества из воздуха», — заявил в своем заявлении другой писатель и аспирант инженерного факультета Университета Массачусетса Сяомин Лю.

В то время как один прототип производит лишь небольшое количество энергии — примерно достаточно, чтобы привести в действие сгусток света на большом экране — из-за его размера, Яо сказал, что Air-gens можно ставить друг на друга, с пустотами воздуха между ними. . . Он добавил, что хранение электроэнергии – это отдельная тема.

Яо подсчитал, что примерно миллиард ветряных генераторов, сложенных друг с другом размером с холодильник, могли бы производить киловатты и частично питать дом в идеальных условиях. Команда надеется сократить количество необходимых устройств и занимаемое ими пространство, сделав инструмент более эффективным. Это может быть проблемой.

Ученые должны сначала определить, какие материалы наиболее эффективны для использования в различных климатических условиях. В конечном счете, Яо сказал, что надеется разработать стратегию, позволяющую увеличить размер устройства, не блокируя попадание влаги. Он также хочет знать, как эффективно складывать устройства и как спроектировать Air-gen, чтобы устройство того же размера могло потреблять больше энергии.

Не ясно, сколько времени это займет.

«Как только мы улучшим это, вы сможете разместить его где угодно», — сказал Яо.

Его можно включить в настенную роспись дома, сделать в большем масштабе на неиспользуемом пространстве в городе или разбросать по труднодоступным местам в офисе. И поскольку он может использовать практически любой материал, он может потреблять меньше энергии из окружающей среды, чем другие формы возобновляемой энергии.

«Вся земля покрыта толстым слоем влаги», — сказал Яо. «Это потрясающий источник чистой энергии. Это только начало его использования».