21.10.2020

Исследователи обнаружили новый способ производства электроэнергии

Исследователи обнаружили новый, недорогой, экологически чистый способ производства электроэнергии. Для этого вам нужен только воздух (и несколько белков).

Это звучит как иллюзорная мечта: иметь возможность производить чистое электричество при меньших затратах. Однако это действительно возможно. Исследователи из Университета Массачусетса в Амхерсте (США) разработали устройство на основе натурального белка для выработки электричества из влаги, присутствующей в атмосфере. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.

Электропроводящие белковые нанопроволоки

Все началось около тридцати лет назад. Дерек Ловли, ныне исследователь в Массачусетском университете, столкнулся с необычным типом бактерий, растущих в грязи возле реки в то время. Исследования показали, что эта бактерия — Geobacter sulfoaducens — получает энергию посредством электрических процессов. Поэтому для этого микроба были разработаны «особые» белки.

Основываясь на этом наблюдении, Ловли и его команды исследовали технический потенциал этих бактерий и их электропроводящих белковых нанопроводов. Затем они обнаружили, что когда слои этих белков каким-либо образом контактируют с электродами, создается напряжение. Последующие исследования впоследствии показали, что этот эффект основан на высокой влагопоглощающей способности этих белков в воздухе.

Поэтому недавно исследователи использовали эти знания для разработки небольшого устройства под названием Air-Gen. Он состоит из тонкого слоя белковых нанопроводов толщиной десять микрон. Все полностью покрыто снизу плоским золотым электродом. Вверху слой соединен с меньшим электродом, который герметизирует только часть поверхности белков.

Как только устройство установлено, белковые нанопроволоки непосредственно подвергаются воздействию влажности окружающего воздуха, из которого они поглощают молекулы. Из-за различий в напряжениях, генерируемых двумя разными электродами, верхняя зона устройства становится отрицательным полюсом, а нижняя зона становится положительным полюсом. Затем можно генерировать электричество.

«Мы буквально генерируем электричество из воздуха», — объясняет Цзюнь Яо, соавтор этой новой работы. Это устройство генерирует чистую энергию 24/7. Это самое удивительное и захватывающее применение белковых нанопроводов на сегодняшний день».

Как сообщают исследователи, устройство Air-Gen может обеспечивать только постоянное напряжение примерно 0,5 вольт и ток примерно 17 микроампер на квадратный сантиметр. Но при подключении нескольких устройств могут генерироваться более высокие напряжения и токи. Исследователям, например, удалось зажечь светодиодную лампу.

Много возможных применений

Это только начало, но дело в том, что этим исследователям все же удалось разработать недорогую, чистую технологию, способную производить электричество. По их словам, устройство Aig-Gen сможет генерировать энергию даже в местах с очень низкой влажностью . В частности, они упомянули пустыню Сахара.

В конечном итоге они стремятся разработать устройства, способные питать небольшие электронные устройства. Мы могли бы тогда исключить необходимость в традиционных батареях. Но исследователи смотрят еще больше. Но исследователи смотрят еще дальше.

«Как только мы достигнем промышленного масштаба для производства проволоки, я ожидаю, что мы сможем реализовать большие системы, которые внесут значительный вклад в устойчивое производство энергии, — говорит Цзюнь Яо. Например, технология может быть включена в настенную краску, которая может помочь привести в действие ваш дом».