Elektrik üretmek için ince hava kullanın! Dönüm noktası ilerlemesi
Elektrik üretmek için ince hava mı kullanıyorsunuz? Bilim kurgu gibi geliyor ama nanotellere dayalı yeni bir teknoloji - filizlenen bakteriler - bunu başarılı bir şekilde yaptı!
Yeni araştırma, bu metal teller ince filmler haline getirildiğinde, bu metal tellerin bakterilerden elektronları taşıyan protein lifleri olduğunu ve ışık yayan bir diyotu aydınlatmak için yeterli enerji üretebileceklerini gösteriyor. Bu filmlerin çalışma prensibi çok basittir, yani havada nem olması şartıyla çevredeki havadaki nemi emmek. Araştırmacılar bu kabloların nasıl çalıştığından henüz emin olmasalar da, bu mikro enerji santrallerinin güçlü bir işlevi var.Bu cihazlardan 17'sini birbirine bağlamak, cep telefonlarına güç sağlamak için yeterli olan 10 volt üretebilir.
Çin Nanjing Havacılık ve Uzay Bilimleri Üniversitesi'nde malzeme bilimci olan Guo Wanlin, yeni yöntemin bir "kilometre taşı ilerlemesi" olarak görülmesi gerektiğini söyledi. Profesör Guo Wanlin, esas olarak sudan elektrik elde etmenin moleküler bir yöntemi olan hidrovoltaik araştırmaktadır. Ancak hidrovoltaik cihazın çalışma prensibi hala bir muamma. Prensibi, bir su damlacığı belirli bir grafen veya başka bir malzeme ile etkileşime girdiğinde, bir elektrik yükünün oluşması ve elektronların bu malzemelerden geçmesidir. Ancak, bu cihazların nasıl elektrik ürettiği hakkında hala birçok soru var.
Araştırmacılar ayrıca elektron ileten bakterilerin işlevini de anlamaya başlıyorlar. 15 yıl önce, Massachusetts Üniversitesi'nden (UMass) mikrobiyolog Derek Lovley ve meslektaşları, elektronları organik maddeden demir oksit gibi metal bileşiklere aktarabilen Agrobacterium adlı bir bakteri keşfettiler. O zamandan beri, o ve diğerleri birçok başka bakterinin protein nanotelleri yaptığını ve elektronları çevrelerindeki diğer bakterilere veya tortulara geçirdiğini öğrendi. Bu transfer, araştırmacıların farklı başarı derecelerine sahip temiz bir enerji kaynağı olarak kullanmaya çalıştıkları küçük bir akım üretir.
Ancak iki yıl önce, Massachusetts Eyalet Üniversitesi'nden yüksek lisans öğrencisi Liu Xiaomeng, bazen bireysel nanotellerin kendiliğinden elektrik akımı ürettiğini fark etti. İlk başta, danışmanı, Massachusetts Institute of Technology'den elektrik mühendisi Yao Jun, bu konudaki şüphelerini dile getirdi, ancak sonunda, elektrot olarak kullanılan iki altın plaka arasına ince bir nanotel filmi sıkıştırdıklarında görmezden geldiler. Olduğunda, en az 20 saat güç sağlamaya devam edebilirler. Ve bu cihaz kendini şarj edebilir. İşin püf noktası, nanotel filmin bir tarafını nemli havaya maruz bırakmak ve üst plakayı alttan daha küçük yapmaktır.
Nanotellerin altın metal plakalardan elektronları çekemeyeceklerini biliyorlar çünkü karbondan yapılmış metal plakalar eşit derecede etkilidir çünkü karbon hemen bulunabilen bir elektron kaynağı değildir. Araştırmacılar başka bir olasılığı dışladılar: Protein nanotelinin kendisi parçalanıyor ve kendi elektronlarını serbest bırakıyor. Böylece üçüncü fikir ortaya çıktı: Bazen kimyasal reaksiyonları tetikleyerek elektronları serbest bırakabilirsiniz. Ancak nanotelin akımı karanlıkta bile akabilir. Araştırmacıların son bir ipucu var: Nanotelleri çok nemli olmayan bir odaya koyduklarında akım azalır ve bu da nemin anahtar olduğunu gösterir.
Daha sonra ekipmanı farklı nem seviyelerine maruz bıraktılar.Araştırmalar, bu yöntemin havadaki nem oranı% 45 olduğunda en iyi şekilde çalıştığını, ancak Sahra Çölü gibi kuru ortamlarda veya New Orleans gibi nemli ortamlarda da etkili olduğunu gösterdi. İşin sırrının, filmin üst yarısının nemi emerek bir nem gradyanı oluşturması ve su damlacıklarının üst yarıdan içeri ve dışarı yayılmaya devam etmesi olduğunu söylediler. Damlacıklar, hidrojen iyonlarına ve oksijen iyonlarına ayrışarak üst kısımda yüklerin birikmesine neden olabilir. Yao, filmin üstü ve altı arasındaki yük farkının elektronların akmasına neden olduğunu açıkladı.
Tsinghua Üniversitesi'nde malzeme bilimcisi olan Qu Liangti, su buharı kullanımının "atmosferik nemden doğrudan yenilenebilir, yeşil ve ucuz enerji elde edebilen devrim niteliğinde bir teknoloji" olduğunu söyledi.
Ancak sudan enerji elde etmek için grafen veya polimer kullanmak gibi önceki girişimler, kısa sürede yalnızca küçük bir miktar akım üretti. Yeni cihazda, nanoteller arasındaki boşluklar nem gradyanını korumaya yardımcı oluyor ve güç üretiminin 2 aydan fazla sürmesini sağlıyor. Bu nedenle, yeni sistemin çalışma süresi birkaç saniye değil, birkaç haftadır ve çıkış gücü, önceki ekipmanın 100 katından fazladır.
Bilim adamlarının elektrot ve nanotel cihazları olarak adlandırdıkları "hava enerjisi üretimi" harici güç gerektirmediğinden güneş panelleri veya rüzgar türbinlerinden daha fazla yerde kullanılabilmektedir. Genişletilebilirse, "pratik uygulamalar için büyük bir potansiyel" gösterecektir.
Ancak, nanotelleri hasat etmek için Agrobacterium'u büyütmek oldukça zordur, bu nedenle bilim adamları, nanotelleri üretmek için büyümesi kolay olan E. coli'yi kullanırlar. Ve E. coli, Agrobacterium ile aynı çap ve iletkenliğe sahip nanoteller yarattı. Bununla birlikte, Michigan Eyalet Üniversitesi'nden bir mikrobiyolog olan Gemma Reguera, mevcut nanotel kaynaklarının yeterli olmayabileceğini söyledi. Şu anda, cihaz esas olarak Agrobacterium nanotellerine dayanıyor. Agrobacterium'dan nanotelleri kesmek, farklı kompozisyonlarda teller ürettiğinden, bilim adamları hava jeneratörlerini denediklerinde amaç net değil.
Ancak her durumda, hava gücü üretimi sınırsız bir güç kaynağı sağlıyor gibi görünüyor, ancak şu anda net bir elektron kaynağı yok.Tüm bunlar daha fazla araştırma ve tartışma gerektiriyor.
İlgilenen arkadaşlar, ihtiyacınız olan bilgiyi elde etmek için doğrudan hava enerjisi üretimine girmek için Toutiao uygulamasının üst kısmındaki arama kutusunu kullanabilir!
