Энергия из дождя и воздуха — наконец-то, вероятный прорыв в возобновляемой энергетике

7 April

Не так давно был обнаружен микроорганизм, принадлежащий к семейству Geobacter, одной из способностью которого является создание проводящих электричество белковых нанопроводов толщиной всего 7 микрометров. Устройство, получившее название Air-gen, состоит из тонких плёнок, сотканных из этих нанопроводов, и расположенных между двумя электродами, подвешенными в воздухе. Плёнка адсорбирует пары воды, которая присутствует в атмосфере, а благодаря градиенту влажности, создаваемому диффузией протонов в нанопроводах, между электродами генерируется ток — буквально из воздуха и 24 часа в сутки.

Та самая анаэробная бактерия — Geobacter.
Та самая анаэробная бактерия — Geobacter.

Air-gen вырабатывает постоянное напряжение около 0,5 В с плотностью тока около 17 микроампер на квадратный сантиметр. Это не очень много, но речь об очень маленьком устройстве, способном вырабатывать ток даже в пустыне. Одно из направлений, которое хотят развивать учёные, — создание систем для питания домов с помощью этой нанопроволоки, для чего предполагается её встраивание в краску для стен. У биопроволки есть целый ряд особенностей. Её проводимость в 2 тысячи раз превышает естественную, при том, что она вдвое тоньше — 1,2–2,5 нанометра (в 60 тысяч раз тоньше человеческого волоса). Это, в свою очередь, позволяет плотнее упаковать в оборудовании наибольшее число данных биопроводов. Помимо прочего, эти нити не содержат токсичных веществ и обладают высокой прочностью. Так, на разработку способа их разрушения у учёных ушло несколько месяцев.

А вот специалисты из Гонконга смогли усовершенствовать капельный электрогенератор, повысив и его КПД, и удельную мощность в тысячу раз. Они применили политетрафторэтилен (ПТФЭ, тефлон) в качестве плёнки на электроде из оксида индия и олова, отвечающем за генерацию, хранение и индукцию заряда, что позволило обойти проблему низкой плотности получаемого заряда. Это изобретение позволяет получать из падающей всего с 15-тисантиметровой высоты одной капли воды напряжение свыше 140 вольт, а энергии этого падения, по заявлению учёных, хватает для питания 100 небольших светодиодных ламп. Как итог, мгновенная удельная мощность генератора достигает 50,1 В/м2, что в тысячи раз больше, чем у аналогов. Удельная мощность в данном случае повышается за счёт преобразования кинетической энергии самой воды, которая в данном случае и есть бесплатная и возобновляемая.

4 ряда по 100 светодиодных лампочек, зажигаемых падением всего одной капли воды с высоты в 15 сантиметров.
4 ряда по 100 светодиодных лампочек, зажигаемых падением всего одной капли воды с высоты в 15 сантиметров.

Природа, как обычно, сама подсказывает нам наилучшие решения по использованию её ресурсов — нужно лишь внимательнее смотреть. Подписывайтесь на канал, чтобы первыми узнавать новости из мира науки, и делитесь ссылкой на него с друзьями и в социальных сетях. Ещё у меня есть канал в Telegram и уютный чатик для дискуссий на научные темы. Спасибо, что читаете.