Ingenieurs hebben iets geweldigs gedemonstreerd. Bijna elk materiaal kan worden gebruikt om een apparaat te maken dat continu energie uit vochtige lucht haalt.
Deze ontwikkeling is nog niet klaar voor praktisch gebruik, maar lost volgens de auteurs een aantal beperkingen van andere energieoogsters op. Het enige dat van het materiaal nodig is, zijn nanoporiën met een diameter van minder dan 100 nanometer. Het is ongeveer een duizendste van de breedte van een mensenhaar, dus het is gemakkelijker gezegd dan gedaan, maar veel gemakkelijker dan verwacht. Zo'n materiaal kan elektriciteit oogsten die wordt opgewekt door microscopisch kleine waterdruppeltjes in vochtige lucht, zegt een team onder leiding van ingenieur Xiaomeng Liu van de Universiteit van Massachusetts Amherst. Ze noemden hun ontdekking het "algemene Air-gen-effect".
"Lucht bevat een enorme hoeveelheid elektriciteit", zegt ingenieur Jun Yao van de Universiteit van Massachusetts Amherst. "Stel je een wolk voor, die niets anders is dan een massa waterdruppeltjes. Elk van deze druppeltjes bevat een lading en onder de juiste omstandigheden kan de wolk bliksem produceren - maar we weten niet hoe we op betrouwbare wijze elektriciteit uit bliksem kunnen opvangen. Wat we hebben gedaan, is een door de mens gemaakt wolkje creëren dat voorspelbaar en continu elektriciteit voor ons produceert, zodat we het kunnen oogsten."
Als Air-gen bekend klinkt, komt dat omdat het team eerder een luchtenergie-oogstmachine heeft ontwikkeld. Hun vorige apparaat was echter gebaseerd op eiwit nanodraden die waren gegroeid door een bacterie genaamd Geobacter sulfurreducens. Maar het bleek dat de bacterie niet nodig is.
"Na de ontdekking van Geobacter realiseerden we ons dat het vermogen om elektriciteit uit de lucht op te wekken - wat we toen het 'lucht-gen-effect' noemden - universeel blijkt te zijn: letterlijk elk materiaal kan elektriciteit uit de lucht oogsten als het een bepaalde eigendom", legt Yao uit. Deze eigenschap is nanoporiën, en hun grootte hangt af van het gemiddelde vrije pad van watermoleculen in vochtige lucht. Dit is de afstand die een watermolecuul in de lucht kan afleggen voordat het in botsing komt met een ander watermolecuul.
Het Air-gen-apparaat is gemaakt van een dunne film van materiaal zoals cellulose, zijdeproteïne of grafeenoxide. Watermoleculen in de lucht kunnen gemakkelijk de nanoporiën binnendringen en van het bovenste deel van de film naar het onderste deel bewegen, maar tijdens de beweging botsen ze tegen de zijkanten van de porie. Ze brengen de lading van het materiaal over, waardoor er een opeenhoping van ontstaat, en naarmate meer watermoleculen de bovenkant van de film binnendringen, is er een onbalans in de lading tussen de twee kanten.
Dit leidt tot een effect vergelijkbaar met wat we zien in wolken die bliksem genereren: de opstijgende lucht zorgt voor meer botsingen tussen waterdruppeltjes aan de bovenkant van de wolk, wat resulteert in een teveel aan positieve lading in de hogere wolken en een teveel aan negatieve lading in de lagere wolken In dit geval kan de lading mogelijk worden omgeleid om kleinere apparaten van stroom te voorzien of in een of andere vorm van batterij worden opgeslagen.
Het zit nu nog in de beginfase. De cellulosefilm die het team testte, had een spontane uitgangsspanning van 260 millivolt in de omgeving, terwijl een mobiele telefoon een uitgangsspanning van ongeveer 5 volt nodig heeft. Maar door de dunheid van de films kunnen ze worden gevouwen om Air-gen-apparaten te schalen om ze praktischer te maken.
En het feit dat ze van verschillende materialen kunnen worden gemaakt, betekent dat de apparaten kunnen worden aangepast aan de omgeving waarin ze zullen worden gebruikt, zeggen de onderzoekers.
De volgende stap is om de apparaten in verschillende omgevingen te testen en aan schaalvergroting te werken. Maar het algehele effect van Air-gen is reëel en de mogelijkheden die het biedt zijn hoopvol.
Lees ook:
Onweerswolken worden vanuit de ionosfeer opgeladen tot doorslagspanning met een snelheid van 2 tot 000 volt per seconde. De klok rond. Genoeg voor miljoenen jaren.
You Tube Ionosferische energiecentrale (model)