May 19, 2024

Wetenschappers hebben ontdekt dat bijna elke stof energie uit de lucht kan halen

Wetenschappers hebben ontdekt dat bijna elk materiaal kan worden gebruikt om de energie in luchtvochtigheid om te zetten in elektriciteit, een ontdekking die zou kunnen leiden tot een consistent schone energieproductie met weinig vervuiling.

Het onderzoek is gepubliceerd in een onderzoeksartikel in Geavanceerde materialenbouwt op 2020 werk dat voor het eerst aantoonde dat energie kan worden gehaald uit vocht in de lucht met behulp van een materiaal dat is geoogst uit bacteriën. De nieuwe studie toont aan dat bijna elk materiaal, zoals hout of siliconen, kan worden gebruikt zolang het kan worden afgebroken tot kleine deeltjes en opnieuw kan worden gevormd met behulp van microscopisch kleine poriën. Maar er zijn veel vragen over het uitbreiden van het assortiment.

“Wat hij heeft uitgevonden, kun je je voorstellen als een kleine door de mens gemaakte wolk”, zegt Jun Yao, een professor in engineering aan de Universiteit van Massachusetts Amherst en hoofdauteur van de studie. “Het is echt een enorme, zeer toegankelijke bron van continue schone elektriciteit. Stel je voor dat je overal schone elektriciteit beschikbaar hebt.”

Dit kan een bos zijn, tijdens het wandelen op een berg, in de woestijn, in een landelijk dorp of op de weg.

Een door lucht aangedreven generator, ook wel een “luchtgenerator” genoemd, levert continue schone elektriciteit omdat hij energie gebruikt uit vocht, dat altijd aanwezig is, in plaats van te vertrouwen op de zon of wind. In tegenstelling tot zonnepanelen of windturbines, die specifieke omgevingen nodig hebben om te gedijen, kunnen windgeneratoren overal komen, zei Yao.

Een lagere luchtvochtigheid betekent echter dat er minder energie kan worden geoogst. De winter levert met droge lucht minder energie op dan de zomer.

Het apparaat, ongeveer zo groot als een vingernagel en dunner dan een enkele haar, is bezaaid met kleine gaatjes die bekend staan ​​als nanoporiën. De gaten zijn kleiner dan 100 nanometer in diameter, of minder dan een duizendste van de breedte van een menselijke haarlok.

De kleine gaatjes laten water in de lucht door op een zodanige manier dat het de lading in de boven- en onderkant van het apparaat uit balans brengt, wat resulteert in een batterij die continu werkt.

“We zetten de deur wijd open voor schone elektriciteit uit de lucht”, zei Xiaomeng Liu, een andere auteur en afgestudeerde student engineering aan UMass, in een verklaring.

Terwijl één prototype slechts een kleine hoeveelheid stroom produceert – ruwweg genoeg om een ​​lichtflits op een groot scherm aan te drijven – vanwege zijn grootte, zei Yao dat de Air-gens op elkaar kunnen worden gestapeld, met luchtgaten ertussen . . Hij voegde eraan toe dat het opslaan van elektriciteit een aparte kwestie is.

Yao schatte dat ongeveer een miljard windgeneratoren, gestapeld tot ongeveer de grootte van een koelkast, kilowatts zouden kunnen produceren en een huis gedeeltelijk van stroom zouden kunnen voorzien onder ideale omstandigheden. Het team hoopt het aantal benodigde apparaten en de ruimte die ze innemen te verminderen door de tool efficiënter te maken. Dit kan een uitdaging zijn.

Wetenschappers moeten eerst bepalen welke materialen het meest effectief zijn voor gebruik in verschillende klimaten. Uiteindelijk zei Yao dat hij hoopt een strategie te ontwikkelen om het apparaat groter te maken zonder vocht dat kan worden opgevangen te blokkeren. zoals hij wil Ontdek hoe u apparaten efficiënt kunt stapelen en hoe u Air-gen zo kunt ontwerpen dat een apparaat van dezelfde grootte meer stroom kan opvangen.

Het is niet duidelijk hoe lang dit gaat duren.

“Als we dit eenmaal hebben verbeterd, kun je het overal neerzetten”, zei Yao.

Het kan thuis worden verwerkt in muurschilderingen, op grotere schaal worden gemaakt in een ongebruikte ruimte in de stad of verspreid over moeilijk bereikbare ruimtes in het kantoor. En omdat het bijna elk materiaal kan gebruiken, trekt het misschien minder uit de omgeving andere vormen van duurzame energie.

“De hele aarde is bedekt met een dikke laag vocht,” zei Yao. Het is een geweldige bron van schone energie. Dit is nog maar het begin om daarvan te profiteren.”