Znie to ako zázrak. Vedci objavili spôsob, ako získať elektrinu len z vody. Stačí kúsok kremíka!
Výskumníci predstavujú zariadenie IE-TENG, ktoré dokázalo vytvoriť elektrinu za použitia dvoch najbežnejších materiálov na svete.
Znie to ako sci-fi, ale nie je. Vedci z Európy totiž dokázali, že obyčajná voda dokáže vyrábať elektrinu. Stačí ju zavrieť do nanometrových pórov kremíka a trochu stlačiť. Žiadne batérie, žiadne chemické triky. Len voda, tlak a trenie.
Tím z Hamburskej technickej univerzity (TUHH) a nemeckého centra DESY, spolu s partnermi z Talianska, Španielska, Poľska a Lotyšska, vytvoril zariadenie, ktoré premieňa obyčajný pohyb na elektrinu. Znie to ako zázrak, no celé to funguje na princípe, ktorý dobre poznáš. Keď si v zime vyzuješ sveter a dostaneš malý elektrický šok, je to ten istý efekt.
Elektrina z vody a trenia
Nový systém sa volá IE-TENG (Intrusion–Extrusion Triboelectric Nanogenerator). V praxi ide o malý blok kremíka plný mikroskopických pórov. Do týchto pórov sa pod tlakom vtlačí voda a potom sa opäť vytlačí von. Pri každom vstupe a výstupe vzniká elektrický náboj, pretože na rozhraní medzi kvapalinou a pevnou látkou dochádza k výmene elektrónov.
Je to vlastne verzia statickej elektriny, ale v extrémne malej mierke. Vedci hovoria o nanoskopickom trení, ktoré dokáže generovať merateľné napätie a prúd. A to celé bez akýchkoľvek batérií či chemických reakcií.
Výskumníci dosiahli účinnosť konverzie energie až 9 %, čo je podľa odborníkov jeden z najlepších výsledkov, aký kedy podobné nanogenerátory dosiahli.
Neprehliadni
„Aj čistá voda, ak ju uzavrieš do nanosveta, dokáže vyrábať energiu,“ vysvetlil Patrick Huber z TU Hamburg.
Kremík a voda ako najdostupnejšie suroviny na Zemi
Na projekte spolupracoval aj Dr. Luis Bartolomé zo španielskeho centra CIC energiGUNE, ktorý dodáva, že celé zariadenie je postavené len z toho, čo máme na Zemi najviac, teda kremíku a vody. Žiadne vzácne kovy, žiadny lítium ani kobalt. To znamená, že ak sa tento princíp podarí rozšíriť, mohlo by ísť o extrémne lacný a ekologický zdroj energie.
Dr. Manuel Brinker z TU Hamburg vysvetľuje, že tajomstvo spočíva v špeciálnej architektúre kremíka. Musí byť súčasne vodoodpudivý, vodivý a mať póry s presne definovaným priemerom. Vďaka tomu možno kontrolovať pohyb vody vnútri materiálu a tým aj množstvo vyrobenej elektriny.
Najväčšia výhoda tejto technológie je, že funguje všade, kde je tlak a pohyb. Vedci tvrdia, že nanogenerátory by sa mohli zabudovať napríklad do tlmičov áut, kde by premieňali tlak a vibrácie pri jazde na elektrinu. Alebo by mohli byť súčasťou športových odevov a senzorov, ktoré si energiu vyrábajú samy. Dokonca aj robotické prsty by mohli získať energiu z dotyku s prostredím.
„Materiály poháňané vodou otvárajú novú éru samoudržateľných technológií,“ zdôrazňujú profesori Simone Meloni z Univerzity vo Ferrare a Yaroslav Grosu zo španielskeho centra CIC energiGUNE, ktorí spolu vedú výskum v rámci projektu BlueMat.
BlueMat pritom nie je len logo alebo grant. Je to európsky klaster excelentnosti, ktorý združuje špičkové tímy z rôznych krajín, aby skúmali „vodou poháňané materiály“. Ide o také materiály, ktoré premieňajú interakciu s vodou na energiu, signál alebo pohyb. Cieľom je vytvoriť nové spôsoby, ako čerpať energiu z prostredia bez spaľovania a bez emisií.
Tento konkrétny experiment je dôkazom, že podobné výskumy majú praktické výsledky. Na prvý pohľad možno pôsobí ako laboratórna kuriozita, no práve podobné objavy v minulosti stáli na začiatku veľkých revolúcií, od solárnych článkov až po polovodiče.
Využitie v praxi
Ak sa podarí IE-TENG zväčšiť a zlacniť, mohli by sme mať senzory, ktoré nikdy nepotrebujú batérie, pretože si energiu vyrábajú z prostredia. Technológia predstavuje obrovský krok vpred, najmä v dobe, keď svet hľadá udržateľné riešenia a nechce byť závislý od ťažby kovov.
Navyše, samotný princíp trenia medzi vodou a pevnou látkou by sa mohol prispôsobiť rôznym materiálom, nielen kremíku. V budúcnosti by tak „vodná elektrina“ mohla prúdiť z materiálov, ktoré nosíš, používaš alebo ktoré brzdia tvoj bicykel. Voda, najobyčajnejšia látka na Zemi, by takak zrazu získala novú rolu, ako zdroj čistej energie budúcnosti.
