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.
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.
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.
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.