Os engenheiros demonstraram algo incrível. Quase qualquer material pode ser usado para criar um dispositivo que colhe continuamente energia do ar úmido.
Esse desenvolvimento ainda não está pronto para uso prático, mas, segundo seus autores, supera algumas das limitações de outros coletores de energia. Tudo o que é necessário do material são nanoporos com diâmetro inferior a 100 nanômetros. Tem cerca de um milésimo da largura de um fio de cabelo humano, por isso é mais fácil dizer do que fazer, mas muito mais fácil do que o esperado. Tal material pode coletar eletricidade gerada por gotículas de água microscópicas no ar úmido, diz uma equipe liderada pelo engenheiro Xiaomeng Liu, da Universidade de Massachusetts Amherst. Eles chamaram sua descoberta de "efeito geral de geração de ar".
"O ar contém uma grande quantidade de eletricidade", diz o engenheiro Jun Yao, da Universidade de Massachusetts Amherst. "Imagine uma nuvem, que nada mais é do que uma massa de gotículas de água. Cada uma dessas gotículas contém uma carga e, sob as condições certas, a nuvem pode produzir raios - mas não sabemos como capturar a eletricidade dos raios com segurança. O que fizemos foi criar uma pequena nuvem artificial que produz eletricidade para nós de forma previsível e contínua, para que possamos colhê-la."
Se o Air-gen parece familiar, é porque a equipe já desenvolveu um coletor de energia do ar. No entanto, seu dispositivo anterior era baseado em nanofios de proteína cultivados por uma bactéria chamada Geobacter sulfurreducens. Mas, como se viu, a bactéria não é necessária.
"Após a descoberta do Geobacter, percebemos que a capacidade de gerar eletricidade a partir do ar - o que chamamos de 'efeito do gene do ar' - acabou sendo universal: literalmente, qualquer material pode coletar eletricidade do ar se tiver um certo propriedade", explica Yao. Essa propriedade é dos nanoporos, e seu tamanho depende do caminho livre médio das moléculas de água no ar úmido. Esta é a distância que uma molécula de água pode percorrer no ar antes de colidir com outra molécula de água.
O dispositivo Air-gen é feito de uma fina película de material como celulose, proteína da seda ou óxido de grafeno. As moléculas de água no ar podem facilmente penetrar nos nanoporos e passar da parte superior do filme para a parte inferior, mas durante o movimento elas colidem com as laterais do poro. Eles transferem a carga do material, criando um acúmulo dela, e conforme mais moléculas de água entram no topo do filme, há um desequilíbrio de carga entre os dois lados.
Isso leva a um efeito semelhante ao que vemos nas nuvens que geram raios: o ar ascendente cria mais colisões entre as gotas de água no topo da nuvem, resultando em excesso de carga positiva nas nuvens mais altas e excesso de carga negativa nas nuvens. as nuvens mais baixas Nesse caso, a carga pode ser desviada para alimentar dispositivos menores ou armazenada em algum tipo de bateria.
Ainda está nos estágios iniciais agora. O filme celulósico que a equipe testou tinha uma tensão de saída espontânea de 260 milivolts no ambiente, enquanto um telefone celular requer uma tensão de saída de cerca de 5 volts. Mas a espessura dos filmes significa que eles podem ser dobrados para dimensionar os dispositivos Air-gen para torná-los mais práticos.
E o fato de poderem ser feitos de materiais diferentes permite que os aparelhos se adaptem ao ambiente em que serão utilizados, dizem os pesquisadores.
O próximo passo será testar os dispositivos em diferentes ambientes e trabalhar no escalonamento deles. Mas o efeito geral do Air-gen é real e as possibilidades que ele apresenta são esperançosas.
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