Výroba elektřiny ze vzduchu se stále více podobá realitě, i když to zní příliš dobře na to, aby to byla pravda.
Před sto lety srbský vynálezce Nikola Tesla spekuloval, že získávání energie ze vzduchu je možné, a nyní víme, že je. A k objevu došlo náhodou. Otázkou je, zda lze tento systém, který funguje na neviditelně nepatrné úrovni, rozšířit na úroveň potřebnou k tomu, aby smysluplně přispíval k výrobě energie.
Vědci z UMass Amherst učinili objev náhodou
Nová technologie, která byla označena jako hygroelektřina, zaujala svět vědy. Tým vědců z University of Massachusetts (UMass) Amherst zveřejnil článek, v němž oznamuje, že se jim podařil nechtěný průlom, když z vlhkosti vzduchu generovali nepatrný, ale nepřetržitý elektrický proud.
Toto tvrzení pochopitelně vyvolalo v roce 2018 určitou skepsi. Hlavní autor studie, profesor Jun Yao, prozradil, jak k tomuto objevu došlo:
„Upřímně řečeno, byla to náhoda. Ve skutečnosti jsme se zajímali o výrobu jednoduchého senzoru vlhkosti vzduchu. Ale z nějakého důvodu student, který na tom pracoval, zapomněl zapojit napájení.“
Elektrický proud byl generován ze vzduchu
Tým z Umass Amherst si uvědomil, že zařízení na snímání vlhkosti, které bylo vyrobeno ze soustavy mikroskopických nanodrátků podobných trubičkám, produkuje elektrický signál, i když není připojeno k napájení.
Nanodrátky, z nichž každý měl průměr menší než jedna tisícina lidského vlasu, byly dostatečně široké, aby do nich mohly pronikat molekuly vody, ale dostatečně úzké, aby se při průchodu dotýkaly stěn trubičky. Výzkumníci si uvědomili, že při každém kontaktu vzniká malý elektrický náboj. Když se frekvence kontaktu zvýšila, jeden konec nanodrátku se nabil jinak než druhý. Yao to vysvětlil:
„Takže je to vlastně jako baterie. Máte kladný tah a záporný tah, a když je spojíte, začne proudit náboj“.
Jiný druh technologického skoku přichází v podobě femtosekundové laserové solární technologie, která umožňuje proměnit sklo v polovodič. Potenciál je tak obrovský, že se vědci těší na další krok.
Výzkum se vyvinul od nanodrátků k nanopórům
V nejnovějším úsilí týmu UMass se upustilo od nanodrátků a místo toho se využily nanopóry, které zahrnují propíchnutí specializovaných materiálů miliony mikroskopických otvorů. Zařízení, které tým vyvinul, má plochu o velikosti nehtu na palci, ale je pouze pětinu šířky vlasu. Dokáže generovat pouze jeden mikrowatt, což je zhruba tolik, kolik stačí k napájení jednoho pixelu na LED obrazovce.
Dalším důležitým krokem ve vývoji této technologie je zvětšení výroby energie, aby byla použitelná pro smysluplnou výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů.
Yao říká, že krása této vědy spočívá v hojnosti vlhkosti ve vzduchu:
„Krása spočívá v tom, že vzduch je všude. I když tenký plát zařízení vydává velmi malé množství elektřiny nebo energie, v zásadě můžeme ve vertikálním prostoru poskládat více vrstev a zvýšit tak výkon.“
Hygroelektřina by mohla způsobit revoluci ve světě výroby energie
Zatímco nadšení z nové technologie narůstá, výzkumníci musí zvážit problémy systému a způsoby jejich překonání, aby se výroba rozšířila. Výzkumníci se zabývají možností skládat tisíce ultratenkých hygroelektrických disků na sebe, aby snad exponenciálně zvýšili výkon, a předpokládá se, že prototyp by mohl být brzy připraven k demonstraci.
Kromě výzvy zvýšit příkon bude třeba zvážit také snížení výrobních nákladů. Tým UMass doufá, že toho dosáhne prostřednictvím hromadné výroby po zajištění investic, přístupu k surovinám a výrobnímu zařízení.
Potenciál technologie vodní elektrárny je obrovský, neboť systém by mohl pracovat nepřetržitě téměř v jakémkoli prostředí s minimální infrastrukturou. Vývoj může trvat roky, ale pokud se ukáže, že je životaschopný, svět bude vděčný za nový obnovitelný zdroj energie.
Další skok ve výrobě obnovitelné energie přišel z Oxfordské univerzity v podobě jiného druhu ultratenkého solárního materiálu, který může přeměnit předměty denní potřeby, jako jsou automobily a mobilní telefony, na zařízení vyrábějící elektřinu.