Inginerii au reușit să producă energie „curată” din umiditatea din aer

O echipă de ingineri de la Universitatea din Massachusetts Amherst, SUA a demonstrat recent că aproape orice material poate fi transformat într-un dispozitiv care recoltează continuu energie electrică din umiditatea din aer.

Secretul constă în capacitatea de a îmbogăți materialul cu nanopori cu un diametru mai mic de 100 de nanometri. Cercetarea a apărut în revista Advanced Materials.

„Acest lucru este foarte interesant”, spune Xiaomeng Liu, student absolvent de inginerie electrică și informatică în cadrul Colegiului de Inginerie al UMass Amherst și autorul principal al lucrării. „Deschidem calea pentru recoltarea de electricitate curată din aerul rarefiat.”

„Aerul conține o cantitate enormă de electricitate”, spune Jun Yao, profesor asistent de inginerie electrică și informatică în cadrul Colegiului de Inginerie de la UMass Amherst și autorul principal al lucrării.

Un dispozitiv care recoltează continuu energie electrică din aer

„Gândiți-vă la un nor, care nu este altceva decât o masă de picături de apă. Fiecare dintre aceste picături conține o sarcină, iar atunci când condițiile sunt potrivite, norul poate produce un fulger – dar nu știm cum să captăm în mod fiabil electricitatea din fulgere. Ceea ce am făcut noi a fost să creăm un nor la scară mică, construit de om, care produce electricitate pentru noi în mod previzibil și continuu, astfel încât să o putem capta.”

Inima norului creat de om depinde de ceea ce Yao și colegii săi numesc „efectul generic Air-gen” și se bazează pe munca pe care Yao și co-autorul Derek Lovley, profesor distins de microbiologie la UMass Amherst, au finalizat-o anterior, în 2020, arătând că electricitatea ar putea fi recoltată în mod continuu din aer folosind un material specializat, alcătuit din nanofire de proteine cultivate din bacteria Geobacter sulfurreducens.

„Ceea ce am realizat după ce am făcut descoperirea Geobacter”, spune Yao, „este că abilitatea de a genera electricitate din aer – ceea ce am numit atunci efectul Air-gen – se dovedește a fi generic: literalmente orice tip de material poate recolta electricitate din aer, atâta timp cât are o anumită proprietate.”

Un colector de electricitate

„Trebuie să aibă găuri mai mici de 100 de nanometri (nm), adică mai puțin de o miime din lățimea unui fir de păr uman.” Acest lucru se datorează unui parametru cunoscut sub numele de „calea liberă medie”, adică distanța pe care o singură moleculă a unei substanțe, în acest caz apa din aer, o parcurge înainte de a se ciocni de o altă moleculă a aceleiași substanțe, scrie TechXplore.

Atunci când moleculele de apă sunt suspendate în aer, calea liberă medie a acestora este de aproximativ 100 nm. Astfel, Yao și colegii săi și-au dat seama că ar putea proiecta un colector de electricitate.

Acest colector ar fi realizat dintr-un strat subțire de material umplut cu nanopori mai mici de 100 nm care ar permite moleculelor de apă să treacă din partea superioară în partea inferioară a materialului.

Dar, deoarece fiecare por este atât de mic, moleculele de apă s-ar lovi cu ușurință de marginea porului în timp ce trec prin stratul subțire. Acest lucru înseamnă că partea superioară a stratului ar fi bombardată cu mult mai multe molecule de apă purtătoare de sarcină decât partea inferioară, creând un dezechilibru de sarcină, precum cel dintr-un nor, pe măsură ce partea superioară își mărește sarcina în raport cu partea inferioară. Acest lucru ar crea efectiv o baterie, care ar funcționa atâta timp cât există umiditate în aer.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Combustibili lichizi din energie solară? Cercetătorii spun că este posibil

Microsoft vrea să obțină energie prin fuziune nucleară până în 2028

Fermierii italieni salvează un fruct antic cu ajutorul energiei solare

Vopseaua care economisește energie a fost inspirată de fluturi