Електрика з повітря та кишкової палички. До чого додумалися американські вчені

Електрика з повітря та кишкової палички. До чого додумалися американські вчені

Альтернативна енергетика — це не тільки вже звичні вітрова та сонячна енергетики, а й інші види, розробкою який займаються вчені. Це не обов’язково громіздкі установки, в яких кінетична або теплова енергія перетворюється на електрику. Струм можна отримувати за допомогою таких речей, про які ми навіть не могли б подумати. Про один з таких способів «Процес» розповідає сьогодні.

На березі річки Потомак у Вашингтоні понад 30 років тому вчені виявили незвичайний мікроорганізм, який робить те, що не під силу іншим бактеріям. Мікроб, що належить родові Geobacter, помітили за можливість створювати мінерал магнетит без участі кисню. Незвичайна здатність, але цікава тільки вузьким фахівцям. Але пізніше виявилося, що він набагато корисніший. Наприклад, цей мікроб може створювати бактеріальні нанодроти, які служать провідниками електрики.

Багато років дослідники намагалися знайти способи, як з користю використовувати цей дар природи. У 2020 році це їм вдалося за допомогою пристрою Air-gen. Як говорять учені, прилад може створювати електрику з нізвідки.

«Ми буквально виробляємо електрику з повітря, — сказав в лютому інженер-електрик Цзюнь Яо з Массачусетського університету в Амхерсті. — Air-gen генерує чисту енергію 24 години на добу».

Це може звучати як перебільшення. Але, як свідчить недавнє дослідження Яо і його команди, генератор з повітряним приводом Air-gen дійсно вистачає одного лише повітря для вироблення електрики. Так працюють електропровідні білкові нанопдроти, які створює Geobacter (у даному випадку — G. serreducens).

Air-gen складається з тонкої плівки білкових нанодротів товщиною всього 7 мікрометрів, розташованих між двома електродами, що мають доступ до повітря. Завдяки цьому плівка з нанодротами може адсорбувати пари води, присутні в атмосфері, даючи можливість пристрою генерувати електричний струм.

Якщо говорити вченими словами, заряд створюється градієнтом вологості, що в свою чергу створює дифузію протонів у нанодротах.

«Передбачається, що ця дифузія заряду викличе врівноважує електричне поле або потенціал, аналогічний мембранному потенціалу в біологічних системах»

Відкриття було зроблено практично випадково, коли Цзюнь Яо помітив, що пристрої, з якими він експериментував, проводили електрику: «Я помітив, що коли нанодроти контактували з електродами певним чином, пристрої генерували ток», — говорить учений.

Раніше вчені з’ясували, що для генерації електроенергії з наноматеріалів годиться графен, але він давав лише короткі імпульси, що тривають всього кілька секунд. Air-gen ж виробляє постійну напругу близько 0,5 В з щільністю струму близько 17 мікроампер на квадратний сантиметр.

Цього не вистачить для пилососа або кухонної техніки, але декілька Air-gen цілком можуть зарядити невеликі портативні пристрої, наприклад, той же смартфон. І все це без підключення до мережі або використання акумуляторів. Потрібно всього лише трохи повітря.

Але в планах учених — створення крупномасшабних систем на основі Air-gen. В майбутньому нанодротами, вбудованими у фарбу для стін, можуть навіть живити будинки.

«Як тільки ми перейдемо до промислових масштабів виробництва дроту, я планую, що ми зможемо створити великі системи, які внесуть істотний внесок у стале виробництво енергії», — говорити Цзюнь Яо.

Єдине обмеження такої технології — кількість нанодротів, яку виробляє бактерія. Мікробіолог Дерек Лоулі, член команди Яо, пропонує використовувати інші бактерії, щоб налагодити масове виробництво нанодротів. Для створення «фабрики» пристосували бактерії кишкової палички.

За матеріалами Science Alert

Content Protection by DMCA.com