Teicienu "elektrizējoša atmosfēra" var uztvert gan pārnestā, gan pavisam tiešā nozīmē. Gaiss ap mums patiešām ir piepildīts ar elektrību, un, ja vien cilvēki prastu to savākt, enerģijas pietiktu itin visam. Zinātnieki to labi apzinās un soli pa solim dodas šajā virzienā – viņiem izdevies atrast veidu, kā praktiski savākt elektrisko lādiņu no mitra gaisa un pārvērst to elektroierīcēm nepieciešamajā elektrībā.
Amerikāņu zinātnieki nodemonstrējuši, ka elektrību no mitra gaisa var savākt teju ar jebkura materiāla starpniecību. Vienīgais nosacījums – tajos jābūt nanoporām, kuru diametrs ir mazāks par 100 nanometriem. Tā ir aptuveni tūkstošdaļa no cilvēka mata platuma, tāpēc mākslīgi šādu materiālu izveidot ir diezgan sarežģīti. Taču ne neiespējami. Kad tas ir paveikts, materiāls spēj iegūt elektroenerģiju, ko rada mikroskopiski ūdens pilieni mitrā gaisā, norāda Masačūsetsas Amerstas Universitātes inženiera Sjaomenga Liu vadītā komanda. Viņi savu atklājumu nosaukuši par Vispārējo Air-gen efektu.
IZVEIDOJA MĀKONI
"Gaiss satur milzīgu daudzumu elektrības," žurnālā Advanced Materials raksta inženieri, "iedomājieties mākoni, kas nav nekas vairāk kā ūdens pilienu masa. Katrs no šiem pilieniem satur lādiņu, un, ja apstākļi ir piemēroti, mākonis var radīt zibens spērienu, taču mēs nezinām, kā droši savākt elektrību no zibens. Tā vietā mēs esam uzbūvējuši cilvēku veidotu maza mēroga mākoni, kas mums paredzami un nepārtraukti ražo elektrību, lai mēs varētu to savākt."
Šie zinātnieki ar elektrības pētījumiem darbojas krietnu laiku, un viņu iepriekšējais projekts bija gaisa enerģijas vākšana. Toreiz viņi izmantoja olbaltumvielu nanovadus, ko audzēja baktērija Geobacter sulfurreducens. Tagad izrādījās, ka baktērija nemaz nav vajadzīga.
"Pēc Geobacter atklājuma mēs sapratām, ka spēja ražot elektroenerģiju no gaisa, ko mēs toreiz saucām par Air-gen efektu, ir vispārēja. Burtiski jebkura veida materiāls var iegūt elektrību no gaisa, ja vien tam piemīt noteiktas īpašības," skaidro Masačūsetsas zinātnieki. Šī īpašība ir nanoporas, un to lielums ir atkarīgs no ūdens molekulu brīvā ceļa mitrā gaisā. Tas ir attālums, ko ūdens molekula var veikt gaisā, pirms tā saduras ar citu ūdens molekulu.
SAVĀC LĀDIŅU LOKSNĒ
Air-gen galvenā ierīce ir izgatavota no celulozes, zīda proteīna vai grafēna oksīda plānas loksnes formā. Ūdens molekulas gaisā viegli iekļūst nanoporās un pārvietojas no loksnes augšdaļas uz leju. Pa ceļam tās nonāk saskarē ar poru malām un kontakta rezultātā nodod lādiņu materiālam. Tas paliek loksnē un slīd uz materiāla augšmalu, kur uzkrājas. Ar laiku starp abām pusēm rodas lādiņa nelīdzsvarotība. Šādā gadījumā uzlāde var tikt novirzīta uz mazu ierīču darbināšanu vai uzglabāta akumulatorā.
Identisks process vērojams mākoņos, kas rada zibeni. Proti, augšup plūstošais gaiss rada vairāk sadursmju starp ūdens pilieniem mākoņa augšpusē, kā rezultātā augstākos mākoņos rodas pozitīvā lādiņa pārpalikums, bet zemākajos mākoņos – negatīvā lādiņa pārpalikums. Kādā brīdī notiek elektriskā izlāde, ko mēs redzam zibens formā.
Šobrīd projekts vēl ir sākuma stadijā. Pārbaudītās celulozes loksnes spontānais spriegums normālā vidē ir 260 milivoltu, savukārt, piemēram, mobilajam tālrunim ir nepieciešams aptuveni piecu voltu spriegums. Tomēr tas panākts ar ļoti plānu loksni, kas ļauj pētniekiem domāt, ka elektrības vākšanas ierīci var padarīt apjomīgāku un līdz ar to arī ražot praktiskai lietošanai piemērotu enerģijas apjomu.