دستگاهی که از هوای رقیق انرژی پاک استخراج می‌کند
این اختراع به اندازه ناخن انگشت به نام «ایرــجن» (Air-gen) به شکلی ساخته شده که با حفره‌هایی کوچک‌تر از یک هزارم قطر موی انسان پر شده است. این حفره‌ها که نانو‌منفذ نامیده می‌شوند، با استخراج انرژی از آب باردار الکتریکی در هوایی که از حفره‌ها عبور می‌کند، انرژی پاک تولید می‌کنند.
در واقع این دستگاه از همان نیرویی استفاده می‌کند که ابرهای سازنده رعد و برق استفاده می‌کنند.
ابر مصنوعی ساخته دست انسان
دکتر جون یائو، نویسنده اصلی این مقاله از دانشگاه ماساچوست در ایالات متحده، می‌گوید هوا حاوی مقدار زیادی الکتریسیته است. به ابری فکر کنید که چیزی بیش از توده قطرات آب نیست. هر یک از این قطرات حاوی یک بار است و زمانی که شرایط مناسب باشد، ابر می‌تواند صاعقه تولید کندــ اما ما نمی‌دانیم چگونه برق صاعقه را به شکلی ایمن ذخیره کنیم.
کاری که ما انجام دادیم این است که یک ابر در مقیاس کوچک ساختیم که به شکل کنترل‌شده و پیوسته برای ما برق تولید کند تا بتوانیم آن را استخراج و ذخیره کنیم.
از این روش می‌توان در محیط‌های مختلف از جنگل‌های آمازون گرفته تا صحرای بزرگ آفریقا استفاده کرد.
انرژی پاک بدون مرز
دکتر یائو می‌گوید دنیای آینده را تصور کنید که در آن، برق پاک هر کجا که باشید در دسترس است. به گفته او، ایرــجن تحقق چنین چیزی در دنیای آینده را ممکن می‌کند.
این تیم تحقیقاتی سه سال پیش نشان داده بود که چگونه با استفاده از یک ماده خاص ساخته‌شده از نانوسیم‌های پروتئینی رشدیافته از باکتری به نام ژئوباکتر سولفوردوسن می‌توان به‌طور مداوم از هوا الکتریسیته برداشت کرد.
شیائومنگ لیو، دانشجوی تحصیلات تکمیلی و نویسنده اصلی مقاله جدید که در «ادونسد متریالز» منتشر شد، می‌گوید: «این بسیار هیجان‌انگیز است. ما برای استخراج انرژی پاک از هوای رقیق دریچه‌ای گسترده را باز می‌کنیم.»
دانشمندان می‌گویند این پیشرفت می‌تواند با کمک به گسترش تجاری‌سازی خودروهای الکتریکی به مقابله با وضعیت اضطراری ناشی از تغییرات اقلیمی استفاده شود.
استخراج برق از هوا
دکتر یائو می‌گوید: آنچه پس از کشف ژئوباکتر دریافتیم، توانایی تولید الکتریسیته از هوا بود؛ چیزی که ما آن را «اثر ایرــجن» نامیدیم. اثری که مشخص شد عمومی و فراگیر است.
در واقع هر نوع ماده‌ای می‌تواند از هوا الکتریسیته را برداشت کند؛ مشروط بر اینکه دارای ویژگی‌های خاصی باشد. فقط کافی است حفره‌هایی کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر یا به عبارتی کمتر از یک‌هزارم قطر موی انسان داشته باشد. این به دلیل وجود عاملی است که به عنوان «مسافت آزاد میانگین» شناخته می‌شود؛ یعنی مسافتی که یک مولکول آب پیش از اینکه به مولکول دیگری برخورد کند، در هوا طی می‌کند.
پژوهشگران دریافتند که می‌توانند بر اساس عدد مسافت آزاد میانگین، یک استخراج‌کننده الکتریسیته طراحی کنند که از یک لایه نازک از مواد پرشده با نانوحفره‌های کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر ساخته شده است.
کشف قابلیت‌های تازه
این منافذ اجازه می‌دادند مولکول‌های آب از قسمت بالایی به قسمت پایینی مواد عبور کنند. هر منفذ به قدری کوچک است که مولکول آب حین عبور به‌راحتی به لبه برخورد می‌کند و سبب می‌شود که قسمت بالایی نسبت به قسمت پایینی، بیشتر در معرض مولکول آب حامل بار قرار گیرد.
این موضوع موجب ایجاد بی‌توازنی در بار الکتریکی می‌شود؛ چیزی شبیه آنچه در ابر رخ می‌دهد؛ زیرا قسمت بالایی بار الکتریکی خود را نسبت به قسمت پایینی افزایش می‌دهد و باتری درست می‌کند.
دکتر یائو می‌گوید که این ایده ساده است اما پیش از این هرگز کشف نشده بود و امکان هر نوع کاربردی را فراهم می‌کند.
منبع: ایندیپندنت
