STIŽE NAM TEHNOLOGIJA BUDUĆNOSTI: Hoćemo li uskoro struju dobivati iz zraka? Ta ideja više nije znanstvena fantastika

Znanstvenici su izumili uređaj koji može kontinuirano generirati električnu energiju iz zraka, nudeći uvid u mogući održivi izvor energije koji može biti izrađen od gotovo bilo kojeg materijala i radi na vlazi iz okoline koja nas sve okružuje, objavljeno je u novoj studiji.

Novi “generator zraka” ili Air-gen napravljen je od materijala s rupama dužine ispod 100 nanometara, što je tisuću puta manje od ljudske vlasi. Taj dizajn može izvlačiti električnu energiju iz kapljica vode u zraku mnogo dulje od prethodnih izuma pa bi na kraju mogao pružiti kontinuiran i održiv izvor energije. Istraživači se nadaju da bi ta tehnika mogla pomoći u borbi protiv klimatskih promjena služeći kao alternativa fosilnim gorivima.

Kako sad to?

Ako ste ikada vidjeli munju kako siječe nebom, već ste zavirili u neiskorištenu snagu koja je skrivena u ambijentalnom zraku. Tu energiju potiču električni naboji kapljica vode u zraku, fenomen koji je inspirirao mnoge pokušaje skupljanja vlage izazivanjem neravnoteže u nabijenoj vodi s pomoću posebnih uređaja. Mnoge od tih tehnika rade samo kratko vrijeme ili zahtijevaju skupe materijale, što predstavlja praktične izazove za učinkovitost.

Istraživači sa Sveučilišta Massachusetts, Amherst, razvili su Air-gen uređaj koji proizvodi električnu energiju iz kontakta s kapljicama vode koje prolaze kroz njegov porozni materijal. “Air-gen tehnologija tako stvara spontan i održiv gradijent punjenja za kontinuirani električni izlaz koji otvara široka vrata za široko istraživanje održive električne energije iz okolnog zraka”, piše u studiji.

“Jednog dana možemo dobiti čistu električnu energiju doslovno bilo gdje, bilo kada korištenjem Air-gen tehnologije (tj. koncepta ‘sveprisutnog napajanja’), jer je vlažnost zraka kontinuirana i posvuda je ima. Osnova za široku snagu jest to što zrak sadrži ogromnu količinu elektriciteta. Dakle, ako povećamo Air-gen, možemo dobiti veću količinu energije. Ta se količina sigurno može proširiti na korištenje za svakodnevne funkcije”, kaže računalni inženjer Jun Yao.

Eksperimenti s nanožicama

Yao i njegovi kolege prvi su slučajno naišli na potencijal Air-gen efekta prije nekoliko godina tijekom eksperimenta s biološki sintetiziranim nanožicama. Nakon uspješne proizvodnje električne energije iz sićušnih žica, tim je počeo istraživati ​​mogućnost ponavljanja iste tehnike s mnoštvom drugih materijala.

“Prvo otkriće napravljeno je 2020. godine i bilo je stvarno slučajno. Otkrili smo da Air-gen napravljen od specifičnog materijala koji se naziva proteinske nanožice sintetiziran od strane vrste bakterije zvane Geobacter može kontinuirano proizvoditi električnu energiju iz vlage u zraku. No tada smo smatrali da je učinak isključivo na tom specifičnom materijalu. Trenutni rad temelji se na našoj početnoj intuiciji, koja zatim vodi do otkrića ovog ‘generičkog’ Air-gen efekta koji radi s doslovno svim vrstama materijala. Tako se inicijalno uzak prozor pretvara u širom otvorena vrata za široki potencijal/utjecaj”, dodaje Yao.

Doista, rezultati su otkrili da praktički svaki materijal može postati Air-gen uređaj pod uvjetom da je probušen sitnim rupama veličine 100 nm ili manje. U ovoj mjeri, rupe su dovoljno velike da dopuste vodi da prođe kroz gornju komoru u donju komoru, ali su dovoljno male da kapljice dođu u kontakt s materijalom dok se kreću prema dolje kroz rupe. Kao posljedica toga, u uređaju se stvara neravnoteža naboja jer kapljice vode povećavaju naboj gornjeg sloja natapajući ga dok se kreću u donju komoru.

Kako mu možemo poboljšati snagu?

Uređaj na mikrorazmjeru bio je u stanju proizvesti kontinuiranu energiju ekvivalentnu nekoliko stotina milivolta tijekom testnog razdoblja od tjedan dana, što je puno dulje od drugih koncepata generatora zraka koji su imali jednokratnu izlaznu snagu koja nije trajala dulje od 48 sati. Njegova svestranost materijala otvara mogućnost skaliranja ideje kako bi se zadovoljile komercijalne ili industrijske energetske potrebe.

“Općenito je shvaćanje da je gustoća energije niska (što se intuitivno može shvatiti da je zrak vrlo rijedak), tako da se jednoslojni Air-gen nema načina natjecati s drugim izvorima energije (npr. sunce, vjetar) za usklađeni volumen snage. Međutim, ljepota je u tome što je zrak difuzan i ispunjen u cijelom okomitom prostoru, što znači da možemo naslagati mnogo slojeva air-gen uređaja u okomitom prostoru kako bismo poboljšali snagu (bez zauzimanja dodatnog prostora)”, dodaje Yao.

Prostorno učinkovit sustav

“Dakle, u načelu, Air-gen može biti prostorno učinkovitiji od drugih izvora energije. Štoviše, mogu se konstruirati u različitim faktorima oblika i uredno se uklopiti u okoliš, čak i bez nečije obavijesti, nasuprot primjeru solarne ploče koja isključivo zauzima prostor”, dodaje računalni inženjer.

Gotovo nam je nepojmljivo zamisliti budućnost u kojoj bi se domovi, tvornice, a možda i cijeli gradovi mogli napajati električnom energijom koja je skrivena u zraku. Za sada, Air-gen koncept ostaje u razvojnoj fazi, iako Yao i njegovi kolege već rade na proširenju koncepta i optimizaciji strukture svojih materijala kako bi povećali energetsku učinkovitost.

“Budući da je vlažnost zraka sveprisutna i kontinuirana, Air-gen se može primijeniti gotovo bilo gdje za kontinuirano iskorištavanje energije, nadilazeći inherentnu isprekidanost postojećih sustava ograničenih vremenom ili lokacijom. Održiva Air-gen tehnologija ima obećavajuće izglede koji je čine mogućom ‘zelenijom’ energetskom tehnologijom za budućnost”, zaključili su.