Ученым из MIT удалось получить электричество из воздуха при помощи бактериального белка



    Группа ученых из Массачусетского технологического университета разработали установку получения энергии из воздуха. Правда, есть обязательное условие — наличие в воздухе влаги. Основной рабочий элемент — сверхтонкая пленка из токопроводящих белковых нанонитей.

    Их вырабатывают бактерии Geobacter sulfurreducens. Толщина нитей составляет всего 7 микрометров. Ее структура пористая, поскольку пленка состоит из множества нанонитей. Плена помещена между электродами из золота. Общий размер устройства — 1*2 см.



    Электричество удается получать из-за так называемого градиента влажности между атмосферным воздухом и слоями белковых нитей. При этом вырабатываемый ток можно использовать в практических целях. Вырабатываемого 17 устройствами электричества хватает для работы небольшого экрана.

    По мнению исследователей, электричество вырабатывается в результате процесса ионизации карбоксильных групп на поверхности белковых нитей из-за присутствия молекул воды. Это приводит к появлению подвижных протонов, которые выступают в качестве носителя заряда в такой системе.



    Градиент влажности приводит к появлению градиента концентрации носителей заряда. В итоге возникает диффузия протонов и появляется потенциал, аналогичный потенциалу покоя живых клеток.

    Что касается напряжения и силы тока, то в состоянии покоя генератор дает около 0,5 вольта. Если же цепь замкнуть, ток достигает значения в 250 наноампер. При работе генератора на протяжении 20 часов напряжение падает на треть. После отключения устройства оно восстанавливается примерно за пять часов, после чего способно давать ток с прежними характеристиками.

    Важный момент — параметры работы генератора не зависят от освещения или иных факторов. Напряжение в сети из 17 устройств достигает 10 вольт.



    Основная задача сейчас — производство белковых нанопроволочек. Ученые собираются решить эту проблему за счет бактерий E. coli. Если все получится, то при помощи генератора нового типа удастся заряжать небольшие гаджеты, включая умные часы и телефон. Возможно, белковую пленку удастся сделать компонентом краски — и тогда окрашенная этой краской стена станет генератором электричества.

    Для того, чтобы вырабатывать энергию, гаджету нужен только воздух с определенным уровнем влажности — и больше ничего. Если генератор удастся довести до состояния промышленного образца, возможно, «зеленая энергетика» получит еще одно направление развития.


    Madrobots
    Приближаем сингулярность за ваши деньги

    Комментарии 10

      +3
      что еще за ток в 10 вольт?
        0
        250 наноампер — это получается 0.125 мкВатт т.е. для 1 Вт нужно 1 600 м^2 (пока не впечатляет). Солнечные панели дают (в среднем в день) 30 Вт на 1 м^2
          +1
          В оригинальной статье есть информация о толщине устройства:
          The devices produce a sustained voltage of around 0.5 volts across a 7-micrometre-thick film, with a current density of around 17 microamperes per square centimetre

          7 микрон. Таким образом, если уходить в объем (что принципиально невозможно в случае солнечной панели), то мощность можно поднять порядка примерно на три-четыре. Располагая эти 7-ми микронные слои один надо другим, с малым воздушным промежутком между ними. И тогда уже мощность начинает быть сопоставима с солнечными батареями (из расчета на квадратный метр).

          Но физическая основа получения энергии по тексту этой статьи совершенно не ясна.
            0
            Располагая эти 7-ми микронные слои один надо другим, с малым воздушным промежутком между ними.

            Я не уверен, что это сработает. Очевидно, что мощность напрямую зависит и от циркуляции воздуха, в природе ведь не существует источников энергии, которые работают просто благодаря присутствию веществ. Все они как-то их употребляют, высвобождая энергию межатомных связей. Здесь то же самое, не вдаваясь в неизвестную физику процесса, что-то расходоваться обязательно будет, или белок, или в лучшем случае влага из воздуха. Значит, надо обеспечивать её приток.
        0
        Ну и закопать их в землю, где всегда влажно.
          +3
          Я понимаю, что автор занятия по физике в школе усиленно прогуливала. Дело в том, что для получения какой либо энергии не достаточно просто каких либо состояний вещества. Необходимы изменения вещества в процессе генерации энергии. Даже белковые аш нанонити аш из Массачусетского технологического аш университета не в состоянии преодолеть это требование. То есть для получения энергии необходимо расходование вещества, постоянное изменение его состояния, превращение вещества из одного вида/состояния в другое. Нанонити мгновенно накопят влагу и градиент исчезнет, и электричество закончится. То есть невозможно при всем желании просто получить энергию из воздуха, воды или какого либо другого вещества без его расходования/изменения. Ток в 10 вольт совсем повеселил. Печально, что такой запредельной лажей кто-то пытается пиарится.
            0

            Ну, воздух ведь постоянно расходуется и изменяется в масштабах планеты.


            Вкопайте в море на мелководье два столбика, например медный и стальной, подключите к ним провода, и снимайте себе на здоровье электричество до конца времен (точнее пока столбики не деградируют).


            70% планеты покрыто шаровым электролитом, а мы в нанотехнологии играемся :(

              +3
              Энергия будет получаться за счет окисления одного из электродов.
              0
              То есть невозможно при всем желании просто получить энергию из воздуха, воды или какого либо другого вещества без его расходования/изменения. Ток в 10 вольт совсем повеселил. Печально, что такой запредельной лажей кто-то пытается пиарится.


              Так все правильно: фирма, которая рекламирует получение денег из воздуха, пирарится получением из воздуха электричества)
              +2
              То что грандиент влажности (а значит в том числе градиент внутренней энергии) может позволить вырабатывать энергию в процессе уменьшения оного градиента (судя по статье), это принципиальных сомнений не вызывает.
              Но вопрос что происходит потом. Судя по тому что описано, нагрузку снимают иии… неким магическим образом градиент влажности восстанавливается сам собой. Если бы штуку клали на просушку (в сухой воздух) то всё было бы понятно — в конечном итоге есть процесс перехода воды из влажной среды в сухую, с которого и тянут энергию, энтропия полной системы при этом растет, всё ОК. Но судя по тексту, нужно просто обождать никак не меняя забортный воздух. Экхм. Что и как высушивает воду из этой пластинки в такой ситуации, кто нибудь понял? )

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое