Энергия из воздуха

Поисками источников даровой энергии занимались лучшие умы человечества. Однако оно, как обычно, не готово к принятию открытий, способных кардинально изменить его жизнь. Отчасти из-за того, что научное сообщество не принимает их и относит к разряду лженауки.

Недавно команда инженеров из Массачусетского университета в Амхерсте, под руководством профессора Яо Юна (Jun Yao) представила новую конструкцию генератора чистой энергии. По словам разработчиков, он работает на очевидных физических принципах и способен непрерывно вырабатывать электроэнергию из воздуха.

Идея в том, говорит профессор, что влажный воздух содержит громадное количество энергии. Так, облако, которое представляет собой мелкие заряженные капли воды, при определенных условиях может породить мощный грозовой разряд, который пока нельзя использовать. Свой генератор Яо Юн называет миниатюрным облаком, которое непрерывно и предсказуемо выдает энергию.

Исследователи показали, что почти любой материал, неорганический, органический, биологический, можно превратить в прибор, который извлекает энергию из влажного воздуха. Для этого материал нужно насытить нанопорами диаметром менее 100 нм. Эта величина равна длине свободного пробега молекулы воды в воздухе. Тонкая, в десятки микрон, пленка пористого материала позволит молекулам воды и их кластерам без соударения и обмена зарядом друг с другом проходить ее насквозь. Однако они будут часто сталкиваться со стенками поры и в результате динамического процесса абсорбции-десорбции отдавать им свой заряд, заряжая всю пленку.

Открытую верхнюю часть пленки на подложке будут бомбардировать больше заряженных молекул, чем нижнюю закрытую часть. Так между поверхностями пленки будет создаваться градиент заряда, а значит — разность потенциалов, подобно тому как в облаке верхняя часть имеет повышенный заряд относительно нижней. Такая батарейка будет работать, пока воздух остается влажным.

Работа базируется на эффекте, открытом в 2020 году Яо Юном вместе с профессором микробиологии Дереком Лавли (Derek Lovley). Тогда для извлечения электричества ученые применяли специальный материал из белковых нанопроволок, выращенных из протеобактерий Geobacter sulfurreducens.

Эксперименты с генератором показали, что физику процессов в нем описывает модель конденсатора с утечкой тока. Эта теория позволяет подбирать для экспериментов пары пленка-подложка из различных материалов, так как для влажных и сухих регионов планеты нужны разные материалы. Стопки пар пленок позволят многократно увеличить мощность генератора. Такую конструкцию легко масштабировать.

Идея ученых открывает широкий простор исследованиям. Влага есть в воздухе всегда, независимо от времени суток и погоды. Профессор Яо Юн уверен, что сможет создать генераторы киловаттной мощности, достаточной для большинства бытовых целей. И как многие его предшественники, надеется на светлое энергетическое будущее. Исследование появилось в журнале Advanced Materials.