Ученые изобрели способ извлекать электричество из облаков, отнимая заряд у молекул воды.
Все, что требуется? Пара электродов и специальный материал с отверстиями диаметром менее 100 нанометров.
Поскольку влажность в воздухе сохраняется постоянно, этот источник может работать в любое время суток независимо от погодных условий.
“Технология может привести к поистине ”повсеместному питанию” электроники”, – рассказывает старший автор исследования Джун Яо, инженер-электрик Массачусетского университета в Амхерсте.
Недавнее открытие основано на том факте, что облака переполнены электричеством стекающим в виде молний. Однако трудно уловить и использовать электричество от этих разрядов.
Вместо того, чтобы пытаться ловить молнии, Яо и его коллеги поняли, что могут воссоздать процесс их формирования. Они поняли, что многие материалы могут выполнять эту работу, если в них достаточно крошечных отверстий. Согласно новому исследованию, этот тип устройства для сбора энергии, которое авторы исследования окрестили “Air-gen”, имея в виду способность извлекать электричество из воздуха, может быть изготовлен из “широкого спектра неорганических, органических и биологических материалов”.
“Первоначальное открытие было действительно случайным, ” говорит Яо, “ поэтому текущая работа действительно следовала нашей первоначальной интуиции и привела к открытию эффекта генерации, работающего буквально со всеми видами материалов”.
Молекулы воды могут перемещаться по воздуху на расстояние около 100 нанометров, прежде чем столкнуться друг с другом. Когда вода проходит через тонкий материал, заполненный отверстиями точно определенного размера, заряд имеет тенденцию накапливаться в верхней части материала, куда он попадает. Поскольку меньшее количество молекул достигает нижнего слоя, это создает дисбаланс заряда, аналогичный явлению в облаке. Электроды с обеих сторон материала затем передают электричество тому, что нуждается в питании.
А поскольку эти материалы настолько тонкие, их можно складывать тысячами и даже вырабатывать несколько киловатт энергии. В будущем Яо представляет и небольшие устройства для небольших гаджетов, до устройств, которые могут обеспечить энергией всю семью.
Однако, прежде чем что-либо из этого может произойти, Яо говорит, что его команде нужно выяснить, как собирать электричество на большей площади поверхности и как лучше всего укладывать листы вертикально, чтобы увеличить мощность устройства, не занимая дополнительного места. Тем не менее, он в восторге от будущего потенциала технологии.
“Я мечтаю, что однажды мы сможем получать чистое электричество буквально в любом месте и в любое время, используя технологию Air-gen”, – говорит он.
Статья опубликована в журнале Advanced Materials.