Новости энергетики
Изобретена технология получения электроэнергии с помощью белковых нанонитей
Ученые из Университета Массачусетса в Амхерсте (UMass Amherst, США) разработали устройство, использующее природный белок для выработки электричества из влаги в воздухе. По их словам, новая технология может иметь значительные перспективы для использования возобновляемых источников энергии, изменения климата и медицины.
Как сообщает Nature, в лаборатории инженера-электрика Цзюня Яо и микробиолога Дерека Лавли создано устройство, названное Air-gen – это пневматический генератор с электропроводящими белковыми нанопроволоками, произведенными микробом Geobacter. Air-gen соединяет электроды с белковыми нанопроводами таким образом, что электрический ток может генерироваться водяным паром, естественно присутствующим в атмосфере.
«Мы буквально производим электричество из воздуха», - прокомментировал открытие Цзюня Яо.
Лавли, который более трех десятилетий разрабатывает биологические электронные материалы, отмечает, что новая разработка - это самое удивительное и захватывающее применение белковых нанопроводов.
Air-gen является экологически чистой, возобновляемой и, что немаловажно, недорогой технологией. С ее помощью можно генерировать электроэнергию даже в районах с чрезвычайно низкой влажностью, таких, как пустыня Сахара. Технология могла бы даже конкурировать с другими видами возобновляемой энергии, в том числе солнечной и ветровой, поскольку не требует солнечного света или ветра и может работать в помещении.
Для устройства Air-gen требуется поместить тонкую пленку белковых нанопроводов толщиной менее 10 микрон между двумя электродами. Пленка адсорбирует водяной пар из атмосферы, создавая на устройстве градиент напряжения. Условия для генерации электротока между электродами образует комбинация электропроводности и химического состава поверхности белковых нанопроводов в сочетании с мелкими порами между нанопроводами в пленке.
По словам исследователей, даже на стадии эксперимента Air-gen способен питать малую электронику. Теперь они рассчитывают вывести изобретение на коммерческий уровень и разработать так называемый патч Air-gen, который сможет заменить батарейки и аккумуляторы в таких устройствах, как мониторы здоровья и фитнеса, умные часы и даже мобильные телефоны.
«Конечная цель - создать крупномасштабные системы. Например, эта технология может быть включена в краску для стен, которая поможет в электроснабжении дома. Как только мы перейдем к промышленным масштабам производства нанопроволоки, мы сможем создавать большие системы, которые внесут существенный вклад в устойчивое производство энергии», - говорит Цзюня Яо.
В лаборатории уже синтезирован новый микробный штамм Geobacter для более быстрого и недорогого массового производства белковых нанопроводов.
В дополнение к Air-gen лаборатория Цзюня Яо разработала несколько других приложений с белковыми нанопроводами.
«Это только начало новой эры электронных устройств на основе белка», - отметил исследователь.
Любопытно, что Дерек Лавли нашел микроб Geobacter в грязи реки Потомак более 30 лет назад. Позднее его лаборатория обнаружила способность микроба производить электропроводящие белковые нанопроволоки.
До прихода в UMass Amherst Цзюн Яо много лет проработал в Гарвардском университете, где разрабатывал электронные устройства с кремниевыми нанопроводами. Они объединили свои усилия, чтобы выяснить, можно ли создать полезные электронные устройства из белковых нанопроводов, полученных от Geobacter.
18.02.2020 12:00:16