Atmosféra je plná elektřiny. Možná by stačila nanoporézní membrána a získáme bezednou baterii

Máme tady další experimentální technologii výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Slunce, vítr nebo třeba gravitaci tentokrát nahrazuje vodní pára s elektrickým nábojem.

I ten zdánlivě nejsušší vzduch uprostřed Death Valley je stále nasycený vodní párou. Dnes v šest hodin ráno to dělalo nějakých 31 procent relativní vlhkosti vzduchu ve formě mikroskopických kapiček vody. A právě tyto kapičky jsou nosičem elektrického náboje, který se pak vybije během letní bouřky.

c7865654-531c-49a6-b01e-368b4217d8db
Hromosvod vybíjí energii elektrostatického výboje do země, takže z toho vlastně nic nemáme. Inženýři proto hledají způsob, jak tuto energii uložit

Vědci samozřejmě už roky hledají způsob, jak ohromnou energii podobného elektrostatického výboje efektivně zachytit a uložit – jeden jediný atmosférický blesk totiž v průměru nese až jednotky GJ (superblesky dokonce >100 GJ).

Stejně tak se ale zabývají otázkou, jestli by nebylo možné vytvořit analogii nabitého mraku v miniaturním a nízkonapěťovém měřítku třeba ve formě bateriového článku.

Baterie z membrány obklopené vzduchem 

Touto cestou se už před lety vydali inženýři z University of Massachusetts v Amherstu, kteří nejprve v roce 2020 zapojili do hry speciální protein, aby se letos v květnu pochlubili univerzální cestou téměř pro libovolný materiál.

Základní princip jejich baterie je vlastně docela jednoduchý. Představte si porézní membránu, která bude plná droboučkých otvorů o velikosti 100 nanometrů. To odpovídá zhruba střední vzdálenosti, než molekula vody ve vzduchu narazí do nějaké další molekuly H₂O.

a97a027e-e79a-4b46-bded-cd0ba58db9a8
Membrána se 100nm otvory, ve kterých se zachytávají mikroskopické vodní kapičky s elektrickým nábojem. V horní části se jich kupí více, vzniká rozdíl v elektrickém náboji a tedy i elektrické napětí na elektrodách 

Pro nás je důležité, že molekuly vody v přirozeně nasyceném vzduchu budou narážet do této membrány, přičemž některé se dostanou do otvorů, kterými projdou hluboko do média.

Zatím jen titěrné elektrické napětí a proud

Molekuly mají elektrický náboj, který předávají membráně, a jelikož při bombardování svrchní strany projdou otvory jen některé, kupí se jich tam více.

7e04247b-2526-4dc8-95d2-1bdfc6648619
Elektrické vlastnosti membrány po zapojení do obvodu

Tím pádem se na svrchní straně pomalu kupí také souhrnný náboj, který je větší než na té spodní, no a když na tyto povrchy připojíme elektrody, změříme maličké elektrické napětí v řádu desítek mV. Zapojením do obvodu se spotřebičem pak můžeme náboj vybít jako titěrný protékající elektrický proud v řádu jednotek nA.

K praktické baterii to má ještě daleko

Autoři studie, kterou čerstvě publikovali v časopisu Advanced Materials, svou technologii nazvali generic air-gen effect a budou ji dále rozvíjet a zkoumat.

Od membrány s droboučkým přirozeným nábojem získaným z ambientní vzdušné vlhkosti k baterii, která by mohla jednou konkurovat přinejmenším ostatním OZE, je ale ještě krkolomná a dlouhá cesta s nejistým výsledkem.

Určitě si přečtěte

Články odjinud