Naučnici su stvorili uređaj koji električnu energiju generira 'iz zraka'

Naučnici su stvorili uređaj koji električnu energiju generira 'iz zraka'

Pronašli su ga na blatnjavim obalama rijeke Potomac prije više od tri decenije: čudan 'sedimentni organizam' koji je mogao raditi stvari koje niko nikada nije očekivao od bakterija.

Ovaj neobični mikrob, koji pripada rodu Geobacter, bio je poznat po svojoj sposobnosti da proizvodi magnetit u odsustvu kisika, ali s vremenom su znanstvenici otkrili da bi mogao stvoriti i druge stvari, poput bakterijskih nanožica koje provode električnu energiju.

Godinama istraživači pokušavaju pronaći načine kako dobro iskoristiti ovaj prirodni dar, a ove godine su predstavili uređaj koji nazivaju Air-gen. Prema timu, njihov uređaj može stvarati električnu energiju iz … pa, gotovo ni iz čega.

“Doslovno pravimo električnu energiju iz vazduha”, rekao je inženjer elektrotehnike Jun Yao sa Univerziteta Massachusetts Amherst u februaru. Air-gen stvara čistu energiju 24 sata dnevno.

Tvrdnja možda zvuči kao pretjerivanje, ali nedavna studija Jaoa i njegovog tima opisuje kako generator na pogon zrakom može proizvoditi električnu energiju samo kad je zraka oko njega. To je sve zahvaljujući električno provodljivim proteinskim nanožicama koje proizvodi Geobacter (u ovom slučaju G. serreducens).

Air-gen se sastoji od tankog filma proteinskih nanožica, debljine samo 7 mikrometara, stisnutog između dvije elektrode.

Film nanožiča može adsorbirati vodenu paru koja postoji u atmosferi, omogućavajući uređaju da stvara kontinuiranu električnu struju koja se provodi između dvije elektrode.

Naučnici navode da naboj nastaje gradijentom vlage koji difundira protone u materijalu nanožice.

“Očekuje se da će ova difuzija naboja prouzročiti balansirajuće električno polje ili potencijal sličan membranskom potencijalu u mirovanju u biološkim sistemima”, objašnjavaju autori u svojoj studiji.

“Stalni gradijent vlažnosti, koji se bitno razlikuje od svega viđenog u prethodnim sistemima, objašnjava kontinuirani izlazni napon iz našeg nanožica.”

Do otkrića je došlo gotovo slučajno kada je Yao primijetio da se čini da uređaji s kojima eksperimentira sami vode električnu energiju.

“Vidio sam da kada su nanožice na određeni način doticale elektrode, stvarale su struju”, rekao je Yao.

“Otkrio sam da je izlaganje atmosferskoj vlažnosti važno i da proteinske nanožice upijaju vodu stvarajući gradijent stresa.”

Prethodne studije pokazale su da se hidroelektrična energija proizvodi drugim vrstama nanomaterijala, poput grafena, ali ovi pokušaji uglavnom proizvode samo kratke impulse električne energije u trajanju od samo nekoliko sekundi.

Suprotno tome, Air-gen generira oko 0,5 V jednosmerne struje sa strujom od oko 17 mikroampera po kvadratnom centimetru.

Nema puno energije, ali tim je rekao da povezivanje više uređaja može stvoriti dovoljno snage za punjenje malih uređaja poput pametnih telefona i druge lične elektronike – a sve to bez trošenja i upotrebe samo ambijentalne vlage (čak i na tako suhom regije poput pustinje Sahare).

“Krajnji cilj je izgradnja sistema velikih razmjera”, rekao je Yao, objašnjavajući da bi se ova tehnologija prijeko trebala koristiti za napajanje domova nanožicama ugrađenim u zidne boje.

“Kad prijeđemo na proizvodnju žica u industrijskim razmjerima, u potpunosti očekujem da ćemo moći stvoriti velike sisteme koji daju značajan doprinos održivoj proizvodnji energije.”

Srodno istraživanje kolege mikrobiologa Dereka Lovleyja, koji je prvi identificirao mikrobe Geobacter još 1980-ih, moglo bi pomoći u tome: genetski inženjering drugih mikroba, poput E. coli, da izvedu isti trik u velikim razmjerima.

“Pretvorili smo E. coli u tvornicu proteinskih nanožiča”, rekao je Lovli.

Rezultati su objavljeni u časopisu Nature.

Izvori: Fotografija: (UMass Amherst / Yao i 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: :???: :?: :!: