Ingeniører har demonstreret noget fantastisk. Næsten ethvert materiale kan bruges til at skabe en enhed, der kontinuerligt høster energi fra fugtig luft.
Denne udvikling er endnu ikke klar til praktisk brug, men ifølge dens forfattere overvinder den nogle af begrænsningerne ved andre energihøstere. Det eneste, der kræves af materialet, er nanoporer med en diameter på mindre end 100 nanometer. Det er omkring en tusindedel af bredden af et menneskehår, så det er lettere sagt end gjort, men meget nemmere end forventet. Sådan et materiale kan høste elektricitet genereret af mikroskopiske vanddråber i fugtig luft, siger et hold ledet af ingeniør Xiaomeng Liu fra University of Massachusetts Amherst. De kaldte deres opdagelse den "generelle Air-gen-effekt".
"Luft indeholder en enorm mængde elektricitet," siger ingeniør Jun Yao fra University of Massachusetts Amherst. "Forestil dig en sky, som ikke er andet end en masse vanddråber. Hver af disse dråber indeholder en ladning, og under de rette forhold kan skyen producere lyn – men vi ved ikke, hvordan vi pålideligt opfanger elektricitet fra lyn. Det, vi har gjort, er at skabe en menneskeskabt lille sky, der producerer elektricitet til os forudsigeligt og kontinuerligt, så vi kan høste den."
Hvis Air-gen lyder bekendt, er det fordi holdet tidligere har udviklet en luftenergihøster. Men deres tidligere enhed var baseret på protein nanotråde dyrket af en bakterie kaldet Geobacter sulfurreducens. Men som det viste sig, er bakterien ikke nødvendig.
"Efter opdagelsen af Geobacter indså vi, at evnen til at generere elektricitet fra luften - det vi dengang kaldte 'luftgeneffekten' - viser sig at være universel: bogstaveligt talt ethvert materiale kan høste elektricitet fra luften, hvis det har en vis ejendom," forklarer Yao. Denne egenskab er nanoporer, og deres størrelse afhænger af den gennemsnitlige frie vej for vandmolekyler i fugtig luft. Dette er den afstand et vandmolekyle kan rejse i luften, før det kolliderer med et andet vandmolekyle.
Air-gen-enheden er lavet af en tynd film af materiale såsom cellulose, silkeprotein eller grafenoxid. Vandmolekyler i luften kan nemt trænge ind i nanoporerne og bevæge sig fra den øverste del af filmen til den nederste del, men under bevægelsen støder de ind i siderne af poren. De overfører materialets ladning, hvilket skaber en opbygning af det, og efterhånden som flere vandmolekyler kommer ind i toppen af filmen, er der en ladningsubalance mellem de to sider.
Dette fører til en effekt svarende til, hvad vi ser i skyer, der genererer lyn: den stigende luft skaber flere kollisioner mellem vanddråber i toppen af skyen, hvilket resulterer i en overskydende positiv ladning i de højere skyer og et overskud af negativ ladning i de nederste skyer I dette tilfælde kan opladningen potentielt omdirigeres til at drive mindre enheder eller opbevares i en form for batteri.
Det er stadig i de tidlige stadier lige nu. Cellulosefilmen, som holdet testede, havde en spontan udgangsspænding på 260 millivolt i miljøet, mens en mobiltelefon kræver en udgangsspænding på omkring 5 volt. Men filmens tyndhed betyder, at de kan foldes for at skalere Air-gen-enheder for at gøre dem mere praktiske.
Og det faktum, at de kan være lavet af forskellige materialer, betyder, at apparaterne kan tilpasses det miljø, de skal bruges i, fortæller forskerne.
Næste trin vil være at teste enhederne i forskellige miljøer og arbejde på at skalere dem. Men den overordnede effekt af Air-gen er reel, og de muligheder, den giver, er håbefulde.
Læs også:
Tordenvejrsskyer oplades til nedbrydningsspænding fra ionosfæren med en hastighed på 2 til 000 volt i sekundet. Døgnet rundt. Nok til millioner af år.
You Tube ionosfærisk kraftværk ( model )