Elektryczność z powietrza – nowe obiecujące źródło zielonej energii
Uczestnicy projektu HUNTER pracują na rewolucyjnym urządzeniem zasilającym, które zmienia parę wodną z powietrza w ładunek elektryczny, czyli formę elektryczności statycznej nazywaną higroelektrycznością. „Pozwoli to dodać do znanych odnawialnych źródeł energii, takich jak słońce, wiatr czy fale, także atmosferyczną parę wodną”, mówi koordynator projektu Andriy Lyubchyk. Multidyscyplinarne konsorcjum przeanalizowało zarówno kwestie technologiczne (np. produkcję urządzeń nanoelektronicznych), jak i podstawowe problemy (takie jak mechanizmy transportu ładunków). Opierając się na najnowszych osiągnięciach w dziedzinie nanotechnologii i materiałoznawstwa, naukowcy pozyskiwali prąd z powietrza za pomocą innowacyjnych urządzeń, które przekształcają atmosferyczną parę wodną w elektryczność. „Takie urządzenie będzie pozyskiwać elektryczność i zapewniać zasilanie w podobny sposób jak ogniwa słoneczne zbierające promienie słońca i generujące z nich prąd”, wyjaśnia Lyubchyk. Partnerzy projektu posiadają bogate doświadczenie badawcze w zakresie produkcji materiałów nanostrukturalnych oraz optycznych, elektrycznych i strukturalnych właściwości systemów małowymiarowych. Zespół opracował i przetestował urządzenie wykorzystujące opartą na nanomateriałach technologię konwersji wody atmosferycznej w prąd, które to rozwiązanie jest zgodne z wymogami 3 i 4 poziomu gotowości technologicznej.
Tworzenie nowych technologii
Zdaniem Lyubchyka jednym z istotnych osiągnięć technologicznych było opracowanie energooszczędnych konwertorów, które przekształcają zawartą w powietrzu parę wodną w prąd. „Do tego należy też dodać opracowanie wyjątkowych nanotechnologii, metod i instrumentów, które posłużyły do utworzenie i analizowania urządzeń nanoelektronicznych w środowiskach o ściśle kontrolowanej wilgotności”, zauważa naukowiec. Nowe rozwiązania techniczne stworzono również w trakcie implementacji projektu. „Przykładem tego jest EUREKA1, czyli jednostka regulująca wilgotność, która została opracowana, przetestowana i zoptymalizowany do użycia pod kątem właściwości elektrycznych i morfologicznych, a także adsorpcji wilgotności i jest tak precyzyjna, że może mierzyć wartość wilgotności względnej z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku”, tłumaczy Lyubchyk. Gwarancją powodzenia projektu jest zarządzana sieć dzielenia się wiedzą z zakresu materiałoznawstwa, fizyki i chemii. Służy temu również nowoczesne podejście do nanoelektroniki i stosowanie oddolnych strategii nanoinżynieryjnych, co jest możliwe dzięki międzynarodowej i międzysektorowej współpracy ekspertów z Białorusi, Finlandii, Francji, Portugalii, Ukrainy i Stanów Zjednoczonych.
Wiele zastosowań
Wyniki projektu pozwoliły na opracowanie nowej generacji materiałów funkcjonalnych, a w konsekwencji także zaawansowanych urządzeń nanoelektronicznych. „Mamy nadzieję, że zasady opracowane na podstawie urządzenia konwertującego HUNTER poszerzą wiedzę naukową w zakresie nanomateriałów i nanoelektroniki”, komentuje Lyubchyk. Oprócz tego inicjatywa pozwala znaleźć nowe zastosowania znanych już rozwiązań w zakresie energii odnawialnej, które bazują na nanotechnologiach: system HUNTER zintegrowano z panelami słonecznymi, by działał w ciągu dnia, jak i w nocy, a także z materiałami budowlanymi. Rozwiązanie to może być potencjalnie stosowane także w medycynie do zasilania materiałów fotoaktywnych używanych w terapiach nowotworów, inżynierii chemicznej w sterowanych polem elektrycznym katalizatorach elektrokinetycznych niezawierających metali szlachetnych, a także w przemyśle motoryzacyjnym w niskotemperaturowych i cienkowartswowych czujnikach tlenu. Najbardziej obiecującym pomysłem wydaje się być jednak zastosowanie technologii HUNTER w urządzeniach, które pobierają prąd z konwencjonalnych źródeł. „Praca nad tą technologią już połączyła i dalej łączy grupy badawcze zajmujące się różnymi działaniami i firmy prywatne wokół ważnego celu, jaki jest poprawa jakości ludzkiego życia”, podsumowuje Lyubchyk.
Słowa kluczowe
HUNTER, energia odnawialna, wilgotność powietrza, higroelektryczność, nanomateriały, nanoelektronika, konwertor atmosferycznej pary wodnej w prąd, urządzenie konwertujące
