นักวิทยาศาสตร์พบวิธีรับพลังงานสะอาดจากอากาศ

วิศวกรได้แสดงบางสิ่งที่น่าทึ่ง วัสดุเกือบทุกชนิดสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่เก็บเกี่ยวพลังงานจากอากาศชื้นได้อย่างต่อเนื่อง

การพัฒนานี้ยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานจริง แต่ตามที่ผู้เขียนกล่าวไว้ การพัฒนาดังกล่าวได้ก้าวข้ามข้อจำกัดบางประการของเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานอื่นๆ สิ่งที่จำเป็นจากวัสดุคือรูพรุนระดับนาโนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 100 นาโนเมตร มันกว้างประมาณหนึ่งในพันของเส้นผมมนุษย์ ดังนั้นจึงพูดง่ายกว่าทำ แต่ก็ง่ายกว่าที่คิดไว้มาก วัสดุดังกล่าวสามารถเก็บเกี่ยวกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากหยดน้ำขนาดเล็กจิ๋วในอากาศชื้น ทีมงานที่นำโดยวิศวกร Xiaomeng Liu จาก University of Massachusetts Amherst กล่าว พวกเขาเรียกการค้นพบนี้ว่า "ผลกระทบจากอากาศทั่วไป"

Jun Yao วิศวกรจาก University of Massachusetts Amherst กล่าวว่า "อากาศประกอบด้วยไฟฟ้าจำนวนมาก" "ลองจินตนาการถึงก้อนเมฆ ซึ่งเป็นเพียงมวลหยดน้ำ แต่ละหยดเหล่านี้มีประจุไฟฟ้า และภายใต้สภาวะที่เหมาะสม เมฆสามารถสร้างสายฟ้าได้ แต่เราไม่ทราบวิธีการจับกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าได้อย่างน่าเชื่อถือ สิ่งที่เราทำคือสร้างเมฆก้อนเล็กๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งผลิตไฟฟ้าให้เราอย่างคาดเดาได้และต่อเนื่อง เพื่อให้เราสามารถเก็บเกี่ยวมันได้"

หาก Air-gen ฟังดูคุ้นๆ นั่นเป็นเพราะก่อนหน้านี้ทีมได้พัฒนาเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานจากอากาศ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ก่อนหน้านี้ใช้สายนาโนโปรตีนที่เติบโตโดยแบคทีเรียที่ชื่อว่า Geobacter sulfurreducens แต่เมื่อปรากฎว่าแบคทีเรียไม่จำเป็น

"หลังจากการค้นพบจีโอแบคเตอร์ เราตระหนักว่าความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากอากาศ - สิ่งที่เราเรียกว่า 'ผลกระทบของยีนในอากาศ' กลายเป็นสิ่งที่เป็นสากล กล่าวคือ วัสดุใดๆ ก็สามารถเก็บเกี่ยวไฟฟ้าจากอากาศได้หากมี คุณสมบัติ" เหยาอธิบาย คุณสมบัตินี้คือรูพรุนขนาดนาโนและขนาดของมันขึ้นอยู่กับเส้นทางที่ปราศจากค่าเฉลี่ยของโมเลกุลของน้ำในอากาศชื้น นี่คือระยะทางที่โมเลกุลของน้ำสามารถเดินทางในอากาศได้ก่อนที่จะชนกับโมเลกุลของน้ำอีกตัวหนึ่ง

อุปกรณ์ Air-gen ทำจากวัสดุฟิล์มบางๆ เช่น เซลลูโลส โปรตีนไหม หรือกราฟีนออกไซด์ โมเลกุลของน้ำในอากาศสามารถทะลุผ่านรูพรุนระดับนาโนและเคลื่อนที่จากส่วนบนของฟิล์มไปยังส่วนล่างได้อย่างง่ายดาย แต่ระหว่างการเคลื่อนที่ โมเลกุลของน้ำจะชนเข้ากับด้านข้างของรูพรุน พวกมันถ่ายเทประจุของวัสดุ ก่อตัวเป็นก้อน และเมื่อโมเลกุลของน้ำเข้าสู่ด้านบนของฟิล์มมากขึ้น ประจุไฟฟ้าจะไม่สมดุลระหว่างทั้งสองด้าน

สิ่งนี้นำไปสู่ผลกระทบคล้ายกับที่เราเห็นในเมฆซึ่งทำให้เกิดฟ้าแลบ: อากาศที่ลอยขึ้นทำให้เกิดการชนกันมากขึ้นระหว่างหยดน้ำที่ด้านบนของเมฆ ทำให้เกิดประจุบวกส่วนเกินในเมฆที่สูงขึ้นและประจุลบส่วนเกินใน เมฆด้านล่าง ในกรณีนี้ ประจุอาจถูกโอนไปยังอุปกรณ์ขนาดเล็กหรือเก็บไว้ในแบตเตอรี่บางรูปแบบ

ตอนนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ฟิล์มเซลลูโลสที่ทีมทดสอบมีเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองในสิ่งแวดล้อม 260 มิลลิโวลต์ ในขณะที่โทรศัพท์มือถือต้องการแรงดันเอาต์พุตประมาณ 5 โวลต์ แต่ความบางของฟิล์มทำให้สามารถพับเพื่อปรับขนาดอุปกรณ์ Air-gen เพื่อให้ใช้งานได้จริงมากขึ้น

และความจริงที่ว่าพวกเขาสามารถทำจากวัสดุที่แตกต่างกันหมายความว่าอุปกรณ์สามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่จะใช้งาน นักวิจัยกล่าว

ขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบอุปกรณ์ในสภาพแวดล้อมต่างๆ และดำเนินการปรับขนาดอุปกรณ์เหล่านั้น แต่ผลกระทบโดยรวมของ Air-gen นั้นเป็นเรื่องจริง และความเป็นไปได้ที่มันจะนำเสนอนั้นยังมีความหวังอยู่

อ่าน:

• นักฟิสิกส์จำลองหลุมดำในห้องทดลอง จากนั้นมันก็เริ่มเรืองแสง
• นักวิจัยพัฒนาหุ่นยนต์ผึ้งบินได้เหมือนจริง