Електричество от влажен въздух може да захранва устройства
Никой в лабораторията не можеше да повярва на това, което виждаше. Експериментално устройство, датчик за мокрота, бе почнало да генерира електрически сигнали. Добре, може да си помислите – единствено че това не би трябвало да е допустимо, споделя в собствен материал BBC Future.
По някаква причина студентът, който работеше върху устройството, не помни да включи зареждането “, споделя Джун Яо от университета на Масачузетс Амхърст. — „ Това е началото на историята. “
От този миг преди пет години Яо и сътрудниците му създават технология, която може да събира електричество от нищо друго с изключение на мокър въздух: идея, известна като хигроелектричество. Това е концепция, която съществува от доста години. Никола Тесла и други са я изследвали в предишното, само че в никакъв случай не са постигнали обещаващи резултати. Това обаче може да се промени.
Множество проучвателен групи по света откриват нови способи за събиране на електричество от водни молекули, които естествено се носят във въздуха. Възможно е, тъй като тези водни молекули могат да придвижват дребни електрически заряди между тях – развой, който откривателите се стремят да управляват. Предизвикателството е събирането на задоволително електричество, с цел да може да се употребява. Но в този момент учените имат вяра, че могат да съберат задоволително годишна продукция, с цел да зареждат дребни компютри или датчици.
Това повдига привлекателната вероятност за нова форма на възобновима сила, която може да се носи на всички места към нас, на практика 24/7.
Технологията
През 2020 година Яо и сътрудниците му разгласиха научна публикация, която разказва по какъв начин дребни протеинови нанопроводници, създадени от бактерия, могат да събират електричество от въздуха. Точният механизъм към момента се разисква, само че наподобява, че дребните пори на материала могат да уловят плаващи водни молекули. Докато се търкат в материала, водните молекули наподобява също му придават заряд.
Яо изяснява, че в такава система множеството молекули остават покрай повърхността и отсрочват доста електрически заряд, до момента в който няколко други проникват по-дълбоко. Това основава разлика в заряда сред горната и долната част на пласта материал.
С течение на времето виждате, че се случва делене на заряда “, споделя Яо. „ Всъщност това се случва в облак. “
В доста по-голям и по-драматичен мащаб буреносните облаци също основават струпване на противоположни електрически заряди, които в последна сметка се разреждат под формата на мълния. Това значи, че посредством повлияване на придвижването на водните молекули и основаване на точните условия за делене на заряда, можете да генерирате електричество. „ Устройството може да работи безусловно на всички места на Земята “, споделя Яо.
Този документ от 2020 година се оказа върхът на айсберга.
Яо и сътрудниците му разгласиха следващо изследване през май 2023 година, където сътвориха същия тип конструкция, цялостна с нанопори, само че употребявайки разнообразни материали – от люспи от графенов оксид и полимери до целулозни нановлакна, получени от дърво. Всички те работеха, въпреки и с дребни разлики. Това допуска, че структурата е това, което има значение, а не самият материал.
В досегашните опити устройства, по-тънки от човешки косъм, генерираха доста дребни количества електричество, еквивалентни на част от волта. Яо допуска, че като просто извършите повече материал или свържете елементи от него дружно, можете да започнете да получавате потребни заряди от няколко волта и нагоре. Може даже да се направи от течност, която може да се напръска върху повърхности, с цел да обезпечи незабавен източник на сила, допуска той.
Мисля, че е в действителност вълнуващо “, споделя Решма Рао, инженер в Imperial College London в Обединеното кралство, който не е взел участие в изследването. „ Има голяма еластичност във типа на материалите, които можете да употребявате. “
Въпреки това може да не е реалистично да си представим, че такава технология зарежда цели здания или гладни за сила машини като коли, предизвестява Рао. Влажността може да е задоволителна единствено за зареждане на устройства като датчици или дребна портативна електроника.
Изследвания
Екипът на Яо не е единственият, който изследва влажния въздух като евентуален енергиен запас. През 2020 година група в Израел съумя да събере електричество посредством пропускане на мокър въздух сред две железни части. Влажният въздух провокира заряд в метала, до момента в който течеше върху него.
Това събитие е записано за първи път през 1840 година, когато ватман на трен във въглищна мина северно от Нюкасъл, в североизточна Англия, почувствал необичайно изтръпване в ръката си, до момента в който работел с мотора. По-късно той вижда дребна искра, прескачаща сред пръста му и един от лостовете на автомобила. Учените, които проверяват случая, заключиха, че триенето на пара в метала на котела на мотора е предизвикало струпване на заряд.
Колин Прайс, откривател по атмосферни науки в университета в Тел Авив в Израел, който е съавтор на отчета от 2020 година, споделя, че зарядите, генерирани в лабораторни опити с дребни части метал, са били доста ниски. Той обаче прибавя, че той и сътрудниците работят върху подобряването на системата си. И въпреки всичко, едно ограничаване може да бъде, че те изискват повторна относителна мокрота от 60% или по-висока, до момента в който устройствата на Яо и сътрудниците му стартират да генерират електричество при относителна мокрота от към 20%.
Междувременно екип в Португалия работи по план, финансиран от Европейския съюз, наименуван CATCHER, който също има за цел да употребява влажния въздух като източник на сила. Свитлана Любчик, академик в университета Лусофона в Лисабон, Португалия, координира плана и е съосновател на компания, наречена CascataChuva.
Мисля, че инженерният първообраз ще бъде подготвен почти до края на тази година “, споделя Любчик, до момента в който нейният наследник Андрий Любчик, който също е съосновател на компанията, показва видеоклип на дребна LED светлина, която се включва и изключва.
Той подвига сив диск с диаметър към 4 см, изработен от циркониев оксид, обяснявайки, че този материал може да улови водни молекули от мокър въздух и да ги принуди да текат през дребни канали. Той споделя, че това генерира електрически заряд, задоволителен да достави към 1.5 волта от един диск. Само два диска са задоволителни за зареждане на светодиода, твърди той, добавяйки, че доста повече части от материала могат да бъдат свързани дружно, с цел да се сътвори още по-голяма мощ.
Въпреки това, до момента в който известна информация за работата е налична онлайн, цялостните детайлности по отношение на последните опити на екипа към момента не са оповестени или рецензирани. Групата също по този начин отхвърли да показа всевъзможни материали, показващи по какъв начин дисковете са свързани към светодиода, с цел да го зареждат.
Предизвикателства
Остават доста въпроси по отношение на механизмите зад всички тези хигроелектрически инициативи, споделя Рао.
Има и въпрос на комерсиализация. Всеки, който желае да комерсиализира технология като тази, ще би трябвало да потвърди задоволителна изходна мощ и конкурентоспособност във връзка с разноските спрямо други възобновими енергийни източници “, споделя Сара Джордан, строителен инженер в университета Макгил в Канада, която учи екологичните и икономическите взаимни отстъпки от енергийните решения.
По-утвърдените технологии за възобновима сила като вятърна и слънчева сила явно имат преднина. Те евентуално ще се окажат доста по-значими през идващото десетилетие, време, когато преходът от изкопаеми горива е изключително незабавен. Въпреки тези провокации, Рао споделя, че остава „ лъч вяра “, че нови енергийни материали ще се появят от проучванията.
По някаква причина студентът, който работеше върху устройството, не помни да включи зареждането “, споделя Джун Яо от университета на Масачузетс Амхърст. — „ Това е началото на историята. “
От този миг преди пет години Яо и сътрудниците му създават технология, която може да събира електричество от нищо друго с изключение на мокър въздух: идея, известна като хигроелектричество. Това е концепция, която съществува от доста години. Никола Тесла и други са я изследвали в предишното, само че в никакъв случай не са постигнали обещаващи резултати. Това обаче може да се промени.
Множество проучвателен групи по света откриват нови способи за събиране на електричество от водни молекули, които естествено се носят във въздуха. Възможно е, тъй като тези водни молекули могат да придвижват дребни електрически заряди между тях – развой, който откривателите се стремят да управляват. Предизвикателството е събирането на задоволително електричество, с цел да може да се употребява. Но в този момент учените имат вяра, че могат да съберат задоволително годишна продукция, с цел да зареждат дребни компютри или датчици.
Това повдига привлекателната вероятност за нова форма на възобновима сила, която може да се носи на всички места към нас, на практика 24/7.
Технологията
През 2020 година Яо и сътрудниците му разгласиха научна публикация, която разказва по какъв начин дребни протеинови нанопроводници, създадени от бактерия, могат да събират електричество от въздуха. Точният механизъм към момента се разисква, само че наподобява, че дребните пори на материала могат да уловят плаващи водни молекули. Докато се търкат в материала, водните молекули наподобява също му придават заряд.
Яо изяснява, че в такава система множеството молекули остават покрай повърхността и отсрочват доста електрически заряд, до момента в който няколко други проникват по-дълбоко. Това основава разлика в заряда сред горната и долната част на пласта материал.
С течение на времето виждате, че се случва делене на заряда “, споделя Яо. „ Всъщност това се случва в облак. “
В доста по-голям и по-драматичен мащаб буреносните облаци също основават струпване на противоположни електрически заряди, които в последна сметка се разреждат под формата на мълния. Това значи, че посредством повлияване на придвижването на водните молекули и основаване на точните условия за делене на заряда, можете да генерирате електричество. „ Устройството може да работи безусловно на всички места на Земята “, споделя Яо.
Този документ от 2020 година се оказа върхът на айсберга.
Яо и сътрудниците му разгласиха следващо изследване през май 2023 година, където сътвориха същия тип конструкция, цялостна с нанопори, само че употребявайки разнообразни материали – от люспи от графенов оксид и полимери до целулозни нановлакна, получени от дърво. Всички те работеха, въпреки и с дребни разлики. Това допуска, че структурата е това, което има значение, а не самият материал.
В досегашните опити устройства, по-тънки от човешки косъм, генерираха доста дребни количества електричество, еквивалентни на част от волта. Яо допуска, че като просто извършите повече материал или свържете елементи от него дружно, можете да започнете да получавате потребни заряди от няколко волта и нагоре. Може даже да се направи от течност, която може да се напръска върху повърхности, с цел да обезпечи незабавен източник на сила, допуска той.
Мисля, че е в действителност вълнуващо “, споделя Решма Рао, инженер в Imperial College London в Обединеното кралство, който не е взел участие в изследването. „ Има голяма еластичност във типа на материалите, които можете да употребявате. “
Въпреки това може да не е реалистично да си представим, че такава технология зарежда цели здания или гладни за сила машини като коли, предизвестява Рао. Влажността може да е задоволителна единствено за зареждане на устройства като датчици или дребна портативна електроника.
Изследвания
Екипът на Яо не е единственият, който изследва влажния въздух като евентуален енергиен запас. През 2020 година група в Израел съумя да събере електричество посредством пропускане на мокър въздух сред две железни части. Влажният въздух провокира заряд в метала, до момента в който течеше върху него.
Това събитие е записано за първи път през 1840 година, когато ватман на трен във въглищна мина северно от Нюкасъл, в североизточна Англия, почувствал необичайно изтръпване в ръката си, до момента в който работел с мотора. По-късно той вижда дребна искра, прескачаща сред пръста му и един от лостовете на автомобила. Учените, които проверяват случая, заключиха, че триенето на пара в метала на котела на мотора е предизвикало струпване на заряд.
Колин Прайс, откривател по атмосферни науки в университета в Тел Авив в Израел, който е съавтор на отчета от 2020 година, споделя, че зарядите, генерирани в лабораторни опити с дребни части метал, са били доста ниски. Той обаче прибавя, че той и сътрудниците работят върху подобряването на системата си. И въпреки всичко, едно ограничаване може да бъде, че те изискват повторна относителна мокрота от 60% или по-висока, до момента в който устройствата на Яо и сътрудниците му стартират да генерират електричество при относителна мокрота от към 20%.
Междувременно екип в Португалия работи по план, финансиран от Европейския съюз, наименуван CATCHER, който също има за цел да употребява влажния въздух като източник на сила. Свитлана Любчик, академик в университета Лусофона в Лисабон, Португалия, координира плана и е съосновател на компания, наречена CascataChuva.
Мисля, че инженерният първообраз ще бъде подготвен почти до края на тази година “, споделя Любчик, до момента в който нейният наследник Андрий Любчик, който също е съосновател на компанията, показва видеоклип на дребна LED светлина, която се включва и изключва.
Той подвига сив диск с диаметър към 4 см, изработен от циркониев оксид, обяснявайки, че този материал може да улови водни молекули от мокър въздух и да ги принуди да текат през дребни канали. Той споделя, че това генерира електрически заряд, задоволителен да достави към 1.5 волта от един диск. Само два диска са задоволителни за зареждане на светодиода, твърди той, добавяйки, че доста повече части от материала могат да бъдат свързани дружно, с цел да се сътвори още по-голяма мощ.
Въпреки това, до момента в който известна информация за работата е налична онлайн, цялостните детайлности по отношение на последните опити на екипа към момента не са оповестени или рецензирани. Групата също по този начин отхвърли да показа всевъзможни материали, показващи по какъв начин дисковете са свързани към светодиода, с цел да го зареждат.
Предизвикателства
Остават доста въпроси по отношение на механизмите зад всички тези хигроелектрически инициативи, споделя Рао.
Има и въпрос на комерсиализация. Всеки, който желае да комерсиализира технология като тази, ще би трябвало да потвърди задоволителна изходна мощ и конкурентоспособност във връзка с разноските спрямо други възобновими енергийни източници “, споделя Сара Джордан, строителен инженер в университета Макгил в Канада, която учи екологичните и икономическите взаимни отстъпки от енергийните решения.
По-утвърдените технологии за възобновима сила като вятърна и слънчева сила явно имат преднина. Те евентуално ще се окажат доста по-значими през идващото десетилетие, време, когато преходът от изкопаеми горива е изключително незабавен. Въпреки тези провокации, Рао споделя, че остава „ лъч вяра “, че нови енергийни материали ще се появят от проучванията.
Източник: economic.bg
КОМЕНТАРИ