Vědci vytvořili zařízení, které vyrábí elektřinu ze vzduchu

Vědci vytvořili zařízení, které vyrábí elektřinu ze vzduchu

Našli ho na blátivých březích řeky Potomac před více než třemi desetiletími: podivný „sedimentární organismus“, který dokáže dělat věci, které od bakterií nikdo nikdy nečekal.

Tento neobvyklý mikrob, který patří do rodu Geobacter, byl známý svou schopností produkovat magnetit v nepřítomnosti kyslíku, ale postupem času vědci zjistili, že může vytvářet další věci, například bakteriální nanodráty, které vedou elektřinu.

Vědci se po celá léta snažili najít způsoby, jak tento přírodní dar dobře využít, a letos představili zařízení, které se říká Air-gen. Podle týmu může jejich zařízení vyrábět elektřinu z … no, téměř z ničeho.

„Doslova vyrábíme elektřinu ze vzduchu,“ řekl v únoru elektrotechnik Jun Yao z University of Massachusetts Amherst. “Air-gen generuje čistou energii 24 hodin denně.”

Toto tvrzení může znít jako nadsázka, ale nedávná studie Yao a jeho týmu popisuje, jak vzduchem poháněný generátor může ve skutečnosti vyrábět elektřinu pouze tehdy, když je kolem něj vzduch. To vše díky elektricky vodivým proteinovým nanodrátům produkovaným Geobacter (v tomto případě G. serreducens).

Air-gen se skládá z tenkého filmu proteinových nanodrátů, jen 7 mikrometrů tlustých, vložených mezi dvě elektrody.

Film nanodrátů je schopen adsorbovat vodní páru, která existuje v atmosféře, což umožňuje zařízení generovat nepřetržitý elektrický proud vedený mezi dvěma elektrodami.

Vědci tvrdí, že náboj je vytvářen gradientem vlhkosti, který rozptyluje protony v materiálu nanodrátů.

„Očekává se, že tato difúze náboje způsobí vyrovnávací elektrické pole nebo potenciál podobný potenciálu klidové membrány v biologických systémech,“ vysvětlují autoři ve své studii.

„Trvalý gradient vlhkosti, který se zásadně liší od všeho, co jsme viděli v předchozích systémech, vysvětluje trvalé výstupní napětí z našeho nanodrátového zařízení.“

K objevu došlo téměř náhodou, když si Yao všiml, že se zdálo, že zařízení, s nimiž experimentuje, vedou elektřinu sami.

“Viděl jsem, že když byly nanodráty určitým způsobem v kontaktu s elektrodami, generovaly proud,” řekl Yao.

„Zjistil jsem, že vystavení atmosférické vlhkosti je důležité a že proteinové nanodráty absorbují vodu a vytvářejí stresový gradient.“

Předchozí studie ukázaly, že výroba vodní energie se vyrábí pomocí jiných typů nanomateriálů, jako je grafen, ale tyto pokusy většinou vyprodukovaly jen krátké pulsy elektřiny trvající jen několik sekund.

Naproti tomu Air-gen produkuje asi 0,5 V DC s proudem asi 17 mikroampérů na centimetr čtvereční.

Není to moc energie, ale tým uvedl, že připojení více zařízení by mohlo generovat dostatek energie pro nabíjení malých zařízení, jako jsou smartphony a další osobní elektronika – to vše bez plýtvání a bez použití okolní vlhkosti (dokonce ani v tak suchém prostředí) oblasti jako Saharská poušť).

“Konečným cílem je vybudovat rozsáhlé systémy,” řekl Yao a vysvětlil, že v naléhavých případech může být tato technologie použita k napájení domů s nanodráty zabudovanými do barvy na stěny.

„Jakmile přejdeme k výrobě drátu v průmyslovém měřítku, plně očekávám, že dokážeme vybudovat velké systémy, které významně přispějí k udržitelné výrobě energie.“

K tomu by mohla pomoci související studie spolupracovníka mikrobiologa Dereka Lowleyho, který poprvé identifikoval mikroby Geobacter již v 80. letech 20. století: genetické inženýrství dalších mikrobů, jako je E. coli, k provedení stejného triku ve velkém měřítku.

“Udělali jsme z E. coli továrnu na výrobu proteinových nanodrátů,” řekl Lovli.

Výsledky jsou uvedeny v Nature.

Zdroje: Foto: (UMass Amherst / Yao and Lovley labs / Ella Maru Studio)

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: