Výzkumníci dokázali úžasnou věc: Vymysleli přístroj, který nepřetržitě získává energii z vlhkého vzduchu.

Není ještě připraven pro praktické použití, ale podle jeho tvůrců překonává očekávání a předčí obdobná experimentální zařízení. Jednou by z něj mohla být baterie, kterou by nabíjel obyčejný vzduch. 

Přístroj, který zkonstruoval tým vedený inženýrem Xiaomengem Liuem z Massachusettské univerzity ve městě Amherstu, může být vyroben z rozdílných materiálů. Podmínkou je pouze to, aby byl opatřen mikroskopickými otvory (nanopórami) o průměru menším než 100 nanometrů. To je zhruba tisícina tloušťky lidského vlasu.

Tímto způsobem upravený materiál je schopen získávat elektrickou energii, kterou vytvářejí mikroskopické kapičky vody ve vlhkém vzduchu.

Své zařízení, které popisují v odborném časopisu Advanced Materials, výzkumníci z Massachusetts nazvali „generický efekt Air-gen“.

Vytvořili děravý mrak

„Vzduch, ve kterém se pohybujeme, obsahuje obrovské množství elektřiny. Představte si mrak, který není nic jiného než masa vodních kapek. Každá z těchto kapiček obsahuje elektrický náboj. A když jsou vhodné podmínky, mrak může vytvořit blesk. Jenže nevíme, jak spolehlivě zachytit elektřinu z blesku. To, co jsme udělali, je, že jsme vytvořili mrak v malém měřítku, který pro nás vyrábí elektřinu předvídatelně a nepřetržitě – tak, abychom ji mohli využívat,“ cituje žurnál Science Alert inženýra Juna Yao, který se na vývoji zmíněného zařízení v Amherstu podílel.

Tým, ve kterém Yao pracuje, už dříve vyvinul „sklízeč“ elektřiny ze vzduchu. Jejich dřívější zařízení však spoléhalo na proteinové nanodrátky vypěstované bakterií Geobacter sulfurreducens. Nové zařízení se bez nich obejde.

„Po objevu bakterie Geobacter jsme si uvědomili, že schopnost získávat elektřinu ze vzduchu, kterou jsme tehdy nazvali ‚Air-gen efekt‘, se ukazuje jako obecná. Doslova jakýkoli materiál může získávat elektřinu ze vzduchu, pokud má určitou vlastnost,“ vysvětluje Yao.

Touto vlastností jsou nanopóry. Jejich velikost je podmíněna volnou střední dráhou molekul vody ve vlhkém vzduchu. To je vzdálenost, kterou může molekula vody urazit ve vzduchu, než se srazí s jinou molekulou vody.

Zatím jsou na začátku, ale…

Air-gen je vyroben z tenké vrstvy materiálu, například celulózy nebo oxidu grafenu. Molekuly vody ve vzduchu mohou snadno proniknout do nanopórů materiálu a cestovat z horní části filmu do spodní. Při tom narážejí do stran pórů a přenášejí náboj do materiálu, v němž se hromadí. A protože do horní části filmu se dostane více molekul vody, vzniká mezi horní a dolní částí nábojová nerovnováha.

Náboj, který vzniká, může být přesměrován k napájení malých zařízení nebo uložen v nějaké baterii.

V Air-genu vlastně vzniká jev, který pozorujeme u mraků vytvářejících blesky: stoupající vzduch vede ke srážkám mezi kapkami vody v horní části mraku, což vede k přebytku kladného náboje ve vyšších mracích a záporného náboje v mracích nižších.

Technologie je zatím v rané fázi. Celulózová fólie, kterou tým testoval, měla v okolním prostředí výstupní napětí 260 milivoltů. Pro srovnání: mobilní telefon vyžaduje výstupní napětí kolem 5 voltů.

Tenkost fólií však znamená, že by se mohly skládat na sebe. A skutečnost, že se dají vyrobit z různých materiálů, znamená, že zařízení lze přizpůsobit prostředí, ve kterém má být používáno, upozorňují výzkumníci.

Výzkumníci se teď chystají vyzkoušet technologii na různých materiálech v rozličných prostředích a zdokonalovat je.

„Myšlenka je prostá a otevírá nejrůznější možnosti. Je to vzrušující pracovat na takovém zařízení,“ říká Yao.