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.
