Mokslininkai sukūrė genialų įrenginį, kuris generuoja elektrą „iš plono oro“

Menininko įspūdis apie įrenginio nanovielio plėvelę. (UMass Amherst / Yao ir Lovley laboratorijos / Ella Maru Studio)

Jie rado jį palaidotą purvinuose Potomaco upės krantuose daugiau nei prieš tris dešimtmečius: keista. 'nuosėdų organizmas' kurios gali padaryti tai, ko niekas anksčiau nematė bakterijose.

Šis neįprastas mikrobas, priklausantis Geobakterijos gentis, pirmą kartą pasižymėjo gebėjimu gaminti magnetitą be deguonies, tačiau laikui bėgant mokslininkai išsiaiškino, kad jis gali pagaminti ir kitų dalykų, pvz. bakterinės nanolaidelės kurios veda elektrą.

Daugelį metų mokslininkai bandė išsiaiškinti būdus, kaip naudingai išnaudoti tai natūrali dovana, o jie galėjo tiesiog nenaudoti prietaiso, kurį vadina „Air-gen“. Pasak komandos, jų prietaisas gali sukurti elektros energiją iš... na, beveik nieko.



„Mes tiesiogine prasme gaminame elektrą iš oro“, sako elektros inžinierius Jun Yao iš Masačusetso universiteto Amherst. „Air-gen“ gamina švarią energiją 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę.

Teiginys gali atrodyti perdėtas, bet a naujas tyrimas Yao ir jo komanda aprašo, kaip oru varomas generatorius iš tikrųjų gali sukurti elektros energiją, tik aplink jį esant orui. Visa tai dėka elektrai laidžių baltymų nanolaidų, kuriuos gamina Geobakterijos ( G. sulfurreducens , šiuo atveju).

„Air-gen“ sudaro plona, ​​vos 7 mikrometrų storio baltymų nanolaidelių plėvelė, išdėstyta tarp dviejų elektrodų, bet taip pat veikiama oro.

Dėl šio poveikio nanovielio plėvelė gali adsorbuoti atmosferoje esantys vandens garai, leidžiantys įrenginiui generuoti nuolatinę elektros srovę, einančią tarp dviejų elektrodų.

Komanda teigia, kad įkrovą greičiausiai sukuria drėgmės gradientas, sukuriantis protonų difuziją nanovielio medžiagoje.

„Tikimasi, kad ši krūvio difuzija sukels atsveriantį elektrinį lauką arba potencialą, analogišką ramybės membranos potencialui biologinėse sistemose“, – teigia autoriai. paaiškinti savo studijoje .

„Palaikomas drėgmės gradientas, kuris iš esmės skiriasi nuo ankstesnių sistemų, paaiškina nuolatinę mūsų nanolaidinio įrenginio įtampą.

Atradimas buvo padarytas beveik atsitiktinai, kai Yao pastebėjo, kad prietaisai, su kuriais jis eksperimentavo, elektrą laido tarsi savaime.

„Mačiau, kad kai nanolaidai buvo konkrečiu būdu kontaktuojami su elektrodais, prietaisai generuodavo srovę“, Yao sako .

„Radau, kad atmosferos drėgmės poveikis buvo būtinas, o baltymų nanolaideliai adsorbuoja vandenį, sukurdami įtampos gradientą visame įrenginyje.

Ankstesni tyrimai pademonstravo hidrovoltinės energijos gamyba naudojant kitų rūšių nanomedžiagas, pvz grafenas – tačiau tie bandymai iš esmės sukėlė tik trumpus elektros energijos pliūpsnius, trunkančius gal tik sekundes.

Priešingai, „Air-gen“ sukuria maždaug 0,5 volto nuolatinę įtampą, o srovės tankis yra apie 17 mikroamperų kvadratiniame centimetre. Tai nėra daug energijos, tačiau komanda teigia, kad sujungus kelis įrenginius būtų galima sukurti pakankamai energijos, kad būtų galima įkrauti mažus įrenginius, tokius kaip išmanieji telefonai ir kita asmeninė elektronika – be atliekų ir naudojant tik aplinkos drėgmę (net ir tokiuose sausuose regionuose kaip Sacharos dykuma). .

„Galutinis tikslas yra sukurti didelio masto sistemas“, Yao sako , paaiškindamas, kad būsimos pastangos galėtų panaudoti technologiją namams maitinti per nanolaidą, įtrauktą į sienų dažus.

„Kai pasieksime pramoninį vielos gamybos mastą, tikiuosi, kad galėsime sukurti dideles sistemas, kurios labai prisidės prie tvarios energijos gamybos.

Jei nepavyksta realizuoti šio, atrodytų, neįtikėtino potencialo, tai yra ribotas nanolaidų kiekis G. sulfurreducens gamina.

Susijęs vienos iš komandos – mikrobiologo Dereko Lovley – tyrimas, kuris pirmą kartą nustatė Geobakterijos mikrobai dar devintajame dešimtmetyje – galėtų tai ištaisyti: genetiškai modifikuoti kitas klaidas, Kaip E. coli , atlikti tą patį triuką su didžiuliais tiekimais.

'Pasukome E. coli į baltymų nanovielių gamyklą, Lovley sako .

„Su šiuo nauju keičiamu procesu, baltymų nanolaidų tiekimas nebebus kliūtis kuriant šias programas.

Išvados paskelbtos Gamta .

Apie Mus

Nepriklausomų, Patikrintų Sveikatos, Erdvės, Gamtos, Technologijos Ir Aplinkos Ataskaitų Paskelbimas.