Loading

Возобновляемый источник энергии от испарения воды

Создано 30.06.2015 16:25
Автор: Natali

Возобновляемый источник энергии от испарения воды. Facepla.net последние новости экологии

Очень мощная, но невидимая сила тянет воду от Земли до верхушек самых высоких секвой и образует снег на вершинах Гималаев. Тем не менее, несмотря на всю имеющуюся энергию испарения воды, ее потенциал для питания различных самодостаточных гаджетов или производства электричества оставался в значительной степени неиспользованным. До сих пор.

Недавно ученые Колумбийского университета сообщили о разработке двух новых устройств, которые получают энергопитание непосредственно от испарения – плавающий двигатель с поршневым приводом, который генерирует электричество, в результате чего загорается свет, и роторный двигатель, который приводит в движение миниатюрный автомобиль.

«При масштабировании энергии испарения, как прогнозируют исследователи, вполне возможно, что в один прекрасный день можно будет производить электричество с помощью гигантских плавучих генераторов, находящихся в заливах или резервуарах, или с помощью огромных вращающихся машин, сродни ветряными турбинами, находящимся над водой», сказал Озгур Шахин (Ozgur Sahin), кандидат наук, доцент биологических наук и физики в Колумбийском университете и ведущий автор исследования.

«Испарение — это фундаментальная сила природы», говорит Шахин. «Она везде, и является более мощной, чем другие силы, как ветер и волны».

В прошлом году, Шахин обнаружил, что, во время изменения влажности споры бактерий сокращаются и увеличиваются, они могут толкать и тянуть другие предметы силой. Они содержат больше энергии в относительном сравнении с другими материалами, используемыми в технике для проведения объектов в движение, в соответствии с его в статьей, опубликованной в Nature Nanotechnology.

Основываясь на этих выводах, Шахин и его коллеги из Колумбии поставили задачу построить действующие устройства, которые могут питаться от такой энергии.

Чтобы построить плавающий двигатель с поршневым приводом, исследователи сначала расположили споры с обеих сторон тонкой, двухсторонней пластмассовой ленты, похожей на кассетную ленту, создавая пунктирную линию из спор. Они сделали то же самое на противоположной стороне ленты, но компенсировали линию так, чтобы штрихи на одной стороне перекрывались с промежутками на другой.

При сухом воздухе споры сжимаются, покрытая ими лента сокращается, превращаясь из прямой в волнистую. Если один или оба конца ленты закрепить, то она начинает тянуть все к чему прикреплена. И наоборот, когда воздух влажный, лента вытягивается, ослабляя напряжение. Результатом является новый тип искусственной мышцы, которая контролируется путем изменения влажности.

Шахин и Кси Чен (Xi Chen), постдокторант в лаборатории, скрепляли вместе десятки таких лент, создавая сильный искусственный мускул, и помещали в плавающий пластиковый корпус, расположенный над жалюзи. Испаряющаяся вода создавала влажность внутри корпуса. Влажный воздух заставлял «мышцы» удлиняться, открывая ставни и позволяя воздуху высохнуть. Когда влажность уменьшалась, ленты сокращались, закрывая жалюзи, затем влажность появлялась снова. Таким образом получился самоподдерживающийся цикл движения.

«Когда мы размещали воду под устройством, оно вдруг оживало, двигаясь само по себе», комментирует Чен.
Покрытые спорами искусственные мышцы функционируют в качестве поршня, приводимого в движение испарением. Соединяя поршень с генератором производится достаточно электроэнергии, чтобы заставить гореть небольшую лампочку.

«Мы трансформировали испарение воды в свет», сказал Шахин.

«Со своей текущей выходной мощностью плавучий двигатель, приводимый в движение испарением, может обеспечивать небольшие плавучие огни или датчики на дне океана, которые контролируют окружающую среду», считает Чен, полагая, что улучшенная версия с пластиковой лентой и большим количеством спор может потенциально генерировать даже больше энергии на единицу площади, чем ветропарк.

Другой двигатель, работающий на испарении – «Мельница влажности» – состоит из пластикового колеса с выступающими вкладками ленты, покрытыми спорами с одной стороны. Половина колеса находится в сухом воздухе, заставляя вкладки сокращаться, а другая половина находится во влажной среде, где они выпрямляются. В результате, колесо непрерывно вращается и эффективно действует в качестве роторного двигателя.

Исследователи построили небольшой игрушечный автомобиль, который работает на «Мельнице влажности» и получили успешный результат: автомобиль двигался самостоятельно, работая только на испарении. В будущем, считает Шахин, может быть возможно проектировать двигатели, которые используют механическую энергию, получаемую от спор, чтобы приводить в движение полноразмерное транспортное средство. Такому двигателю не потребуется ни топливо, ни электрический аккумулятор.

Большая версия «Мельницы влажности» также может производить электричество: колесо, которое находится над большим водоемом в области испарения, в результате чего колесо вращается и генерирует электроэнергию. «Такое устройство будет постоянно производить столько же электроэнергии, как и ветровая турбина», считает Шахин.

Facepla.net по материалам: columbia.edu

Author: Natali

Комментарии: