Нова технология генерира електричество буквално "от въздуха"

Преди повече от три десетилетия, погребан в калните брегове на река Потомак, е открит необичаен микроб, принадлежащ към  рода Geobacter, странен „седиментен организъм“, който може да прави неща, които никой досега не бе виждал при бактериите.

Първо е забелязана способността му да произвежда магнетит при липса на кислород, но с времето учените откриват, че може да прави и други неща, като бактериални нанопроводници, които провеждат електричество.

От години изследователите се опитват да измислят начини за полезно употреба на този естествен дар и може би вече успяха с устройство, което наричат ​​Air-gen. Според екипа устройството им може да създава електричество от… е, почти нищо.

"Ние буквално произвеждаме електричество от въздуха", отбелязва електроинженерът Дзюн Яо (Jun Yao) от Университета в Масачузетс Амхерст. "Air-gen генерира чиста енергия 24/7."

Твърдението може да звучи като самохвалство, но ново проучване, публикувано в списание Nature на Яо и неговия екип описва как генераторът, работещ с въздух, наистина може да създава електричество без нищо друго освен наличието на въздух. Всичко е благодарение на електропроводимите протеинови нанопроводници, произведени от бактерията G. sulfurrucens, в този случай.

Устройството Air-gen се състои от тънък филм от протеиновите нанопроводници с дебелина само 7 микрометра, разположен между два електрода, но също така изложен на въздух, обясняват изследователите. Дъното на филма се опира на електрод, докато по-малък електрод, който покрива само част от филма отгоре. Филмът адсорбира водната пара от атмосферата, което позволява на устройството да генерира непрекъснат електрически ток, провеждан между двата електрода. Комбинацията от електропроводимостта и химическите свойства на повърхността на протеиновите нанопроводници, съчетана с фините пори между нанопроводите във филма, създава условията, които генерират електрически ток между двата електрода.

"Тази дифузия на заряда се очаква да предизвика балансиращо електрическо поле или потенциал, аналогичен на потенциала на мембраната в покой в ​​биологичните системи", обясняват авторите в своето проучване .

"Поддържаният градиент на влагата, който е коренно различен от всичко, което се вижда в предишните системи, обяснява непрекъснатото изходно напрежение от нашето нанопроводниково устройство."

Откритието е направено почти случайно.

"Видях, че когато нанопроводниците са в контакт с електроди по специфичен начин, устройството генерира ток", разказва Яо.

„Установих, че излагането на атмосферна влага е от съществено значение и че протеиновите нанопроводници адсорбират водата, създавайки градиент на напрежението в устройството.“

„Това е най-невероятното и вълнуващо приложение на протеиновите нанопроводници досега“. коментира член на екипа - микробиологът Дерек Лавли (Derek Lovley), който за пръв път идентифицира микробактериите Geobacter през 80-те години на миналия век.

Предишни изследвания, използващи други видове наноматериали - като графен - до голяма степен произвеждат само кратки изблици на електричество, продължаващи само секунди.

За разлика от тях, Air-gen произвежда устойчиво напрежение от около 0,5 волта, с плътност на тока от около 17 микроампера на квадратен сантиметър. Това не е много енергия, но екипът коментира, че ако се свържат няколко устройства би могло да генерира достатъчно енергия за зареждане на малки устройства като смартфони и друга електроника - изцяло без отпадъци и без да се използва нищо друго, освен влажността на околната среда.

Новата технология, разработена в лабораторията на Яо, не е замърсяваща, тя е възобновяема и евтина. Тя може да генерира енергия дори в райони с изключително ниска влажност, като пустинята Сахара. Тя има значителни предимства пред други форми на възобновяема енергия, включително слънчевата и вятърната, коментира Лавли, тъй като за разлика от тези други възобновяеми енергийни източници, Air-gen не се нуждае от слънчева светлина или вятър и „дори работи на закрито“.

Изследователите отбелязват, че сегашното поколение устройства Air-gen могат да захранват малка електроника и очакват скоро да направят изобретението годно за пазара. Следващите стъпки, които планират, включват разработване на малка „лепенка“ Air-gen, която може да захранва медицинска носима електроника и различни фитнес-приспособления, следящи показателите на физическата активност и здравето, както и интелигентни часовници, което ще премахне нуждата от традиционните батерии. Те също така се надяват да разработят Air-gens, които да се прилагат в мобилни телефони, които не се нуждаят от периодичното зареждане.

"Крайната цел е да се създадат мащабируеми системи", отбелязва Яо, обяснявайки, че бъдещите разработки могат да използват технологията за захранване на къщи чрез протеинови нанопроводници, включени в боята за стените им.

"След като стигнем до индустриален мащаб за производството на протеинови нанопроводници, очаквам уверено, че можем да направим големи системи, които ще допринесат съществено за устойчивото производство на енергия."

Според микробиолога Лавли технологията може да стане много по-ефективна, ако се приложи генетично инженерство върху други по-продуктивни бактерии, като E. coli.

Продължавайки да усъвършенства практическите възможности на бактерии, лабораторията на Лавли наскоро разработи нов микробен щам за по-бързо и евтино масово производство на протеинови нанопроводници.

„Превърнахме E. coli във фабрика за протеинови нанопроводници“, казва Лавли

"С този нов мащабируем процес доставките на протеинови нанопроводници вече няма да бъдат тясно място за разработването на тези приложения".

Освен Air-gen, лабораторията на Яо разработва още няколко приложения с протеиновите нанопроводници.

"Това е само началото на новата ера на протеинови електронни устройства", заявява Яо.

Справка: Power generation from ambient humidity using protein nanowires, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2010-9 , https://nature.com/articles/s41586-020-2010-9

Източник:

Scientists Built a Genius Device That Generates Electricity 'Out of Thin Air', sciencealert

New green technology generates electricity 'out of thin air', University of Massachusetts Amherst

Източник: nauka.offnews

Facebook коментари

Коментари в сайта

Хороскоп за 05.06.2020

Хороскоп за Овен

Овен
За много от вас денят се свързва с начало на проект или друга заетост, която ще ви носи доходи. Други ще задълбочат познанията си по въпрос, привличащ ги с перспектива за професионално развитие. Душевната ви нагласа ще ви подтикне към по-задълбочено общуване с подходящия човек и няма да съжалявате. Денят е подходящ и за лични занимания.
05 юни 2020

Хороскоп за Телец

Телец
Ангажименти от различен характер ще запълват времето и мислите ви днес. Гледайте на тях отговорно и обмислете възможните варианти за действие. Нетрадиционен подход също може да ви донесе успех. Интересна среща ще постави началото на нови предизвикателства, за каквито сте подготвени.
05 юни 2020

Хороскоп за Близнаци

Близнаци
С настроение ще се заемете с подобряване организация на работното място. В тази връзка ще вземете и съответните решения, подобрявайки чрез тях ефективността на труда си. В семейството ще посрещате или изпращате някого. Ако заложите на самоподготовка, ще постигнете бърз напредък, предвид потенциала, който носите.
05 юни 2020

Хороскоп за Рак

Рак
Не допускайте липсата на пари да промени отношението ви към околния свят. Добри хора сте и направете така, че проблемите ви да не стават достояние на другите. Можете да се справите и ще го направите, като запазите достойнството си. Приключвайки започнат проект, ще подобрите финансите си и времето ще ви стигне за по-приятни занимания вечерта.
05 юни 2020

Хороскоп за Лъв

Лъв
Навременните ви и правилни действия ще повишат авторитета и вярата в собствените ви сили и възможности. Смело атакувайте целите си, времето работи за вас. За сметка на деловата ви активност личния ви живот се нуждае от обновление. Покажете на партньора си, че очаквате от него конкретни действия, а не само приказки.
05 юни 2020

Хороскоп за Дева

Дева
Вие ще сте водещи днес, но не давайте воля на началническите си пристрастия. Успеха ще бъде с вас, стига да овладеете емоциите си. Съсредоточете се и действайте разумно и предвидливо. Можете с лекота да си осигурите съмишленици, ако покажете, че имате какво да научите от тях.
05 юни 2020

Хороскоп за Везни

Везни
Има с какво да изненадате хората, които обичате. Поканете ги на разходка сред природата, ще ви се отрази тонизиращо на всички, а вие ще се постараете да направите приятна атмосфера наоколо. Самостоятелният ви бизнес ще наложи по-забързано темпо, което ще се отрази на времето и нервите ви.
05 юни 2020

Хороскоп за Скорпион

Скорпион
Със сигурност днес ще ви се наложи да поработите сериозно, за да осъществите намеренията си. Не се притеснявайте от конкурентна на вас дейност, имате реални шансове да постигнете блестящи резултати. Вашите близки ще ви подкрепят.
05 юни 2020

Хороскоп за Стрелец

Стрелец
С деловото си отношение към проблемите ще предизвикате добри резултати, но и ще събудите нечии интерес към себе си. Няма да липсват условия за конфликти, защото и вашата чувствителност е изострена. По добре да бъдете кротки и да не се поддавате на провокациите. Финансови придобивки и романтичен флирт ще направят вечерта ви хубава.
05 юни 2020

Хороскоп за Козирог

Козирог
Промените при вас са в ход, но помислете дали това очаквате. Извличайте най-доброто за себе си, без да залитате по фалшиви обещания и представи за бляскаво бъдеще. Сами се погрижете за себе си, за да не обвинявате друг, в случай на различия в мисленето. Ще изненадате много хора с решенията си.
05 юни 2020

Хороскоп за Водолей

Водолей
Нечии съвет ще ви помогне да се справите по-леко с въпрос, който възприемате, като труден за решаване. Ще отбележите напредък в област, която изисква съобразителност, пъргава мисъл и навременни действия. Потърсете за себе си приятеля, с когото бихте се чувствали уютно и добре.
05 юни 2020

Хороскоп за Риби

Риби
С приключването на проект, който ви струваше немалко сили и средства ще сложите край на един период в живота си и ще започнете нов. По-ведро ще гледате на нещата, защото сте усвоили уроците си. Ще привлечете вниманието на някой, когото харесвате и ще се радвате на взаимния си интерес.
05 юни 2020

Случаен виц

Последни новини