Воздух буквально пропитан электричеством, заявляют ученые. Его можно добывать из атмосферы где угодно и когда угодно. Наглядный пример — это грозы. Грозу можно воссоздать на уровне отдельных молекул и это может стать фактически бесконечным источником энергии, рассказали исследователи из США.
Проблемой добычи электричества из воздуха давно занимаются ученые из Массачусетского технологического университета в Амхерсте (UMass Amherst). Много лет они экспериментируют с культурами бактерий Geobacter sulfurreducens. В серии научных работ исследователи показали, что наноструктуры из бактерий и продуктов их жизнедеятельности способны вырабатывать электричество. Бактерии производят белковые нити нанометровой толщины и тем самым создают среду для надежной абсорбации влаги из воздуха. На основе разработки, например, ученые представили пластырь, вырабатывающий электричество при сборе пота человека.
Объемный материал из множества нанонитей создает в своей толще перепад уровня влажности между одним электродом и другим, и запускает процесс ионизации во влажной среде. Это естественным образом ведет к возникновению разности потенциалов на электродах и к протеканию тока, если к ним подключить нагрузку. Все что нужно для работы такого генератора — это влага в воздухе, а она есть даже в пустыне.
Дальнейшие работы по совершенствованию «воздушного» генератора привели к удивительному открытию. Оказалось, что для его создания бактерии совершенно не нужны. Генератор можно создать из множества легкодоступных материалов, но главное соблюсти определенные условия. Ключевое из них — это создание перепада влажности, а как его добиться — это дело десятое.
В самом простом случае генератор по извлечению электричества из воздуха представляет собой две лежащие друг на друге перфорированные пленки. Перфорация выбирается такой, чтобы молекулы воды проникали сквозь нее с трудом, в частности, для атмосферной влаги — это 100 нм. Тем самым на верхней пленке скапливается больше влаги, чем на нижней и таких слоев может быть множество — это своего рода насыщенное влагой грозовое облако. Для влажных районов материал может быть один, для пустынных областей — другой, и все это без какой-либо возни с бактериальными колониями, о чем исследователи рассказали в журнале Advanced Materials. Таким образом, заключают ученые, из многослойных структур можно создавать генераторы электричества из воздуха киловаттного уровня.
