Как говорил Артур Кларк, любая достаточно развитая технология неотличима от магии. Американские учёные наглядно доказали этот постулат. Довольно простая с виду установка смогла добыть электричество буквально из воздуха.
Художественное представление разработки (UMass Amherst)
Группа исследователей из Массачусетского технологического университета в Амхерсте (не путать с MIT) опубликовала в журнале Nature статью, в которой сообщила об интересном изобретении. Созданное учёными небольшое устройство со сторонами 1×2 см смогло добывать электрический ток из окружающей влажности в воздухе. Устройство генерировало ток часами и восстанавливалось для дальнейшей работы после небольшого перерыва.
Генерирующий электричество элемент представляет собой тонкую плёнку толщиной 7 мкм. Но это необычная плёнка. Плёнка состоит из белковых нитей нанометровой толщины. Эти нити производятся в процессе жизнедеятельности бактерий Geobacter sulfurreducens. Это интересные бактерии. Они вырабатывают реагенты, которые позволяют восстанавливать металлы.
В 7-мкм плёнке довольно много слоёв белковых нитей. Естественно, вся толща плёнки пористая и способна абсорбировать влагу из окружающего воздуха. При этом нижний электрод занимает всю площадь под генерирующим элементом, в верхний закрывает только небольшой участок на поверхности плёнки.
Благодаря абсорбции влаги из воздуха в толще плёнки возникает перепад влажности ― создаётся градиент по направлению к нижнему электроду. Из-за молекул воды на поверхности белковых нитей начинают происходить процессы ионизации, что, в свою очередь, приводит к появлению в плёнке подвижных протонов ― носителей заряда. Поскольку влажность плёнки (её градиент) изменяется от одного электрода к другому, возникает также градиент носителей заряда (протонов) и, как следствие, при замыкании электродов или в случае подключения нагрузки в системе начинает течь электрический ток.
Иллюстрация из статьи в Nature
Эксперимент показал, что без нагрузки генератор выдаёт 0,5 В. Достигнутая плотность тока составила 17 мкА на см2. Соединив последовательно 17 таких генераторов и в качестве баланса подключив к нему конденсатор, учёные смогли запитать небольшой экран. В таком состоянии цепь вырабатывала электричество 20 часов, за которые напряжение упало на 30 %. После перерыва в 5 часов напряжение на контактах снова было на уровне первоначального значения.
Исследователи считают, что данное изобретение может привести к появлению источников питания для носимой электроники или нательных медицинских приборов. Влажный воздух есть везде, даже в пустыне Сахара. А ничего другого для работы предложенного генератора больше не нужно.
Источник:
