Белковые нанонити добыли электричество из влажного воздуха

Xiaomeng Liu et al. / Nature, 2020
Американские ученые создали небольшое устройство на основе белковых нанонитей, способное пассивно добывать электричество из окружающей влажности. Из-за градиента влажности между воздухом и внутренними слоями массива белковых нитей между электродами возникает небольшое напряжение. Эксперимент с 17 устройствами показал, что они способны вырабатывать достаточно энергии для работы небольшого экрана, рассказывают авторы статьи в Nature.
Под возобновляемой энергетикой и добычей электричества «из ничего» обычно подразумеваются генераторы, использующие масштабные природные явления, такие как солнечное освещение или ветер. Однако в последние годы ученые добились немалых успехов в создании генераторов, работающих независимо от природных явлений или ископаемого топлива. Например, одним из самых перспективных методов считается трибоэлектрическая генерация, поскольку она работает от различных движений и потенциально хорошо подходит для питания простых носимых устройств.
Цзюнь Яо (Jun Yao) и его коллеги из Массачусетского технологического университета создали устройство, вырабатывающее энергию из окружающей влажности. Центральный элемент в нем — это тонкая пленка из проводящих белковых нанонитей, вырабатываемых бактериями Geobacter sulfurreducens. Толщина этой пленки составляет около семи микрометров, а поскольку она состоит из отдельных нитей, она имеет пористую, а не сплошную структуру. Снизу и сверху располагаются золотые электроды, между которыми возникает напряжение. Размеры генератора составляют один на два сантиметра.
Инженеры показали практическую применимость генератора, создав цепь из 17 последовательно соединенных устройств, а также подключив к ним конденсаторы, к которым был подключен светодиодный или жидкокристаллический экран. Генараторы создавали напряжение 10 вольт, а конденсаторам хватало энергии для питания экрана.
Существуют и еще более необычные генераторы электричества. Например, в прошлом году физики экспериментально доказали возможность добычи электричества из разницы температур между Землей и космосом с помощью эффекта отрицательного освещения. При этом мощность выработки составляет десятки нановатт на квадратный метр, поэтому на практике такой генератор пока применить не получится.
Григорий Копиев