Amikor az áramtermelés innovatív módszereiről gondolkodunk, gyakran a megújuló energiaforrások, például a nap- és a szélenergia jutnak eszünkbe. A tudósok azonban az energiatermelés számos nem hagyományos módját kutatják, amelyek közül néhány meglepően hatékony és egyenesen különös. A víz alatti kamerák hanggal történő működtetésétől kezdve a növényekből származó elektromosság hasznosításáig ezek az újszerű technikák forradalmasítani ígérik az áramtermelés és -felhasználás módját.
2022-ben az MIT kutatói olyan prototípust fejlesztettek ki a víz alatti küldetésekhez, amely a környezeti hangot használja áramforrásként. Ez az újítás a piezoelektromosságra támaszkodik, egy olyan jelenségre, amelynek során bizonyos anyagok mechanikai igénybevétel hatására elektromosságot termelnek — számolt be róla a SciShow.
A „piezoelektromosság” kifejezés a görög „piezein”, azaz „összenyomni” vagy „nyomni” és „elektromosság” szavakat ötvözi. Amikor a piezoelektromos anyagokat, például bizonyos kristályokat, kerámiákat vagy biológiai anyagokat (például csontot) összenyomják, elektromos töltéseket hoznak létre. Ez azért következik be, mert molekuláik egyedi elrendeződése miatt a pozitív és negatív ionok nyomás hatására elmozdulnak, és elektromos áramot hoznak létre.
Az MIT kameráját piezoelektromos átalakítók borítják, amelyek a hanghullámokat (a vízben mozgó nyomáshullámokat) elektromossággá alakítják. A kondenzátorok tárolják ezt az elektromosságot, így a kamera csak akkor működik, ha elegendő energia áll rendelkezésre. Bár a kamera jelenleg csak szürkeárnyalatos képeket rögzít és az adatokat 40 méterig továbbítja, ez az alacsony energiaigényű technika ígéretes a jövőbeli mélytengeri kutatások számára.
Radioizotópos termoelektromos generátorok (RTG)
A NASA marsjárói, mint a Curiosity és a Perseverance, RTG-ket használnak, amelyek a plutónium-238 radioaktív bomlásából származó hőt alakítják át elektromossággá. Ez a módszer a Seebeck-effektust használja ki, amikor két vezető közötti hőmérsékletkülönbség elektromos áramot generál.
Az RTG-k rendkívül megbízhatóak az űrmissziókban, mivel nem tartalmaznak mozgó alkatrészeket, ami minimálisra csökkenti a karbantartási igényeket. A plutónium bomlásából származó hőt egy termoelemen keresztül vezetik át, és áramot termelnek, mivel az űr vagy a Mars hideg környezete lehűti az eszköz egyik végét.
Fotoszintézis az elektromosságért
A fotoszintézis, az a folyamat, amelynek során a növények a fényt táplálékká alakítják, egy sor oxidációs reakciót foglal magában, amelyek során elektronok mozognak, villamos energiát termelve. A kutatók azt vizsgálják, hogyan lehetne ezt az elektromosságot közvetlenül a növényekből hasznosítani.
- Szukkulensek: A tudósok elektródákat helyeztek el a szukkulensek leveleiben, amelyek víztartalmát felhasználva vezetik az elektromosságot. Bár egyetlen levél csak 0,28 voltot termel, több levél összekapcsolható, hogy működőképes áramkört alkosson.
- Cianobaktériumok: Ezek az ősi fotoszintetizáló baktériumok a fotoszintézis során elektronokat szabadítanak fel, ami a megújuló energia másik lehetséges forrását jelenti.
Hidrogén a levegőből
A Mycobacterium smegmatis baktérium tartalmaz egy hidrogenáz nevű enzimet, amely képes a légköri hidrogént elektromos árammá alakítani. Ez a folyamat a hidrogéngáz lebontásával jár, elektronokat szabadítva fel, amelyek töltést generálnak.
Jelenleg a hidrogenázt kis mennyiségben tudjuk előállítani. A termelés fokozása lehetővé tenné olyan kisméretű eszközök, például órák vagy egyszerű számítógépek létrehozását, amelyek ezen enzim segítségével működnek, csökkentve ezzel az elektromos hálózatok terhelését.
Szintetikus felhők, amelyek áramot termelnek
A kutatók olyan szintetikus anyagot fejlesztettek ki, amely a nedvességből áramot termel. Ez az anyag a viharfelhőkben keletkező statikus elektromosságot utánozza, amikor a vízmolekulák áthaladnak az anyag apró pórusain, és töltésegyenlőtlenséget hoznak létre.
Egy szintetikus felhőréteg, amely olyan vékony, mint egy emberi hajszál, jelentős energiát képes termelni. Több réteg egymásra helyezésével elegendő villamos energiát lehetne termelni a hálózatba való betápláláshoz, amely az időjárási viszonyoktól függetlenül folyamatosan működne, amíg van nedvesség.
Ezeket a cikkeket is érdemes elolvasni:
