Ученые из Университета Массачусетса в Амхерсте разработали устройство, которое использует бактериальный белок для выработки электроэнергии из влажности воздуха. По ее мнению, эта новая технология может оказать существенное влияние на будущее возобновляемых источников энергии, изменение климата и будущее медицины.
Электрический ток от естественно доступного водяного пара
Как сообщает журнал Nature, инженер-электрик Цзюнь Яо и микробиолог Дерек Ловли разработали то, что они называют «Air-gen». Он состоит из электропроводящих белковых нанонитей, которые производятся микробом Geobacter grayreducens. Устройство соединяет электроды с белковыми нанопроводами, так что электричество генерируется из водяного пара, который естественным образом присутствует в атмосфере.
Экологически чистый, возобновляемый и недорогой
Новая технология является экологически чистой, возобновляемой и недорогой. Говорят, что он способен генерировать электричество даже в районах с чрезвычайно низкой влажностью, таких как пустыня. По словам ученого, он обладает значительными преимуществами по сравнению с другими видами возобновляемой энергии, такими как солнце и ветер, потому что он не требует солнечного света или ветра и должен также работать в помещении.
Как работает устройство Air-Gen
Исследователи объясняют, что для устройства Air-Gen требуется только тонкая пленка белковых нанопроводов толщиной менее 10 мкм. Нижняя часть пленки опирается на электрод, в то время как меньший электрод, который покрывает только часть пленки нанопроволоки, расположен сверху. Пленка адсорбирует атмосферную влагу из атмосферы. Сочетание химии и электропроводности поверхности белка нанопроводов в сочетании с мелкими порами между нанопроводами внутри пленка создает условия, которые создают электрический ток между двумя электродами.
По словам исследователей, устройство Air-Gen способно генерировать постоянное напряжение приблизительно 0,5 В на слое толщиной 7 мкм и ток приблизительно 17 мкА на см 2. При соединении нескольких устройств напряжение и ток могут линейно увеличиваться.
Текущее устройство Air-Gen работает с небольшими электронными устройствами
Исследователи говорят, что современные устройства Air-Gen способны работать с небольшими электронными устройствами. Они ожидают, что изобретение будет коммерциализировано в ближайшее время. В качестве следующих шагов они планируют разработать небольшой «патч» Air Gen. Говорят, что это позволяет снабжать электронные устройства, такие как мониторы здоровья и фитнеса и умные часы, электроэнергией, что делает излишние обычные батареи. Они также надеются, что технология мобильного телефона может быть разработана для замены периодической зарядки.
устойчивость
Проект хочет использовать электричество от бактерий для батарей
топливо
Экологически чистое топливо из сточных вод и возобновляемых источников энергии
Новый бактериальный штамм для массового производства
Для дальнейшего развития практических биологических возможностей Geobacter, лаборатория Ловли недавно разработала новый штамм бактерий, который может массово производить белковые нанопроволоки быстрее и с меньшими затратами. «Мы превратили E. coli в фабрику по производству белковых нанопроводов», - говорит он. «Благодаря этому новому масштабируемому процессу поставки белковых нанопроводов больше не будут узким местом для разработки этих приложений».
Белковые электронные устройства
Ловли открыл микроб Geobacter более 30 лет назад. Его лаборатория позже обнаружила их способность производить электропроводящие белковые нанопроволоки.
В дополнение к Air Gen, лаборатория Yao разработала несколько других приложений с белковыми нанопроводами. «Это только начало новой эры электронных устройств на основе белка», - сказал Яо.