En gammel forskerdrøm er vækket til live, muligheden for at lave vedvarende energi ud af luft
I starten af det 20. århundrede drømte den serbiske opfinder, Nikola Tesla, om at udvinde ubegrænset gratis elektricitet fra omgivende luft. Tesla, kendt for sin ambition og visioner i stort omfang, forestillede sig Jorden og den øvre atmosfære som to ender af et kæmpe batteri.
Hans drømme blev dog aldrig realiseret. Men nu er ideen om at generere elektricitet fra luften – kendt som hygroelektricitet – genoplivet blandt nutidens forskere, indtil videre i mikroskopisk skala. Det skriver avisen The Guardian
I maj offentliggjorde et forskerteam fra University of Massachusetts (UMass) Amherst deres foreløbige succes, med at generere en lille kontinuerlig strøm fra fugten i luften. Denne påstand var nok til at skabe opmærksomhed og overraskelse, især fordi teamets originale forskning, som fandt sted i 2018, var baseret på en utilsigtet opdagelse.
“For at være ærlig var det et uheld”, fortæller studiets hovedforfatter, professor Jun Yao, og fortsætter:
“Vi var faktisk interesserede i at lave en simpel sensor til måling af luftfugtighed. Men af en eller anden grund glemte den studerende, der arbejdede på det, at sætte stikket i stikkontakten”.
Til UMass Amherst-teamets overraskelse viste enheden, der bestod af et netværk af mikroskopiske rør – nanotråde – sig at producere et elektrisk signal alligevel. Hver nanotråd var mindre end en tusindedel af diameteren på et menneskehår.
Den var bred nok til, at et luftbåret vandmolekyle kunne trænge ind, men så smal, at molekylet ville blive inde i røret og generere små strømstød. Teamet opdagede, at hvert stød opladede materialet, og at en ende af røret blev ladet forskelligt fra den anden ved tilstrækkelig hyppige stød.
“Så det er virkelig som et batteri”, forklarer Yao, og fortsætter: “Du har en positiv og en negativ pol, og når du forbinder dem, begynder strømmen at flyde”.
I deres seneste undersøgelse har Yaos team skiftet fra nanotråde til materialer med millioner af mikroskopiske huller, eller nanoporer. Deres nye enhed er på størrelse med en tommelfingernegl, og er i stand til at generere cirka en mikrowatt – nok til at tænde en enkelt pixel på en stor LED-skærm.
“Fordelen er, at luften er overalt”, lyder det fra Yao, som uddyber: “Selvom en tynd skive af enheden kun giver en meget lille mængde elektricitet eller strøm, kan vi i princippet stable flere lag, og på den måde øge strømmen”.
Det er præcis det, et andet forskerteam, ledet af professor Svitlana Lyubchyk og hendes tvillingesønner, professorerne Andriy og Sergiy Lyubchyk, prøver at gøre. Svitlana Lyubchyk og Andriy er en del af Catcher-projektet baseret i Lissabon, som har til formål at “ændre atmosfærisk fugtighed til vedvarende strøm”.
Sammen med Sergiy har de grundlagt CascataChuva, en opstartsvirksomhed der skal kommercialisere forskningen. De begyndte at arbejde med ideen i 2015, noget før Yaos team på UMass Amherst. “Vi blev betragtet som freaks”, fortæller Andriy, og fortsætter: “De fyre, der fortalte om noget helt umuligt”.
I deres nuværende forskningsfase har de modtaget næsten €5,5 millioner i finansiering (41 mio. kr.) fra det Europæiske Innovationsråd. Resultatet er en tynd, grå disk på 4 cm i diameter. Ifølge Lyubchyks kan en sådan enhed generere 1,5 volt og 10 milliampere. Men hvis 20.000 af disse enheder blev stablet til en kube i en vaskemaskine-størrelse, kan de potentielt generere 10 kilowatt-timer om dagen – omtrent hvad et gennemsnitligt britisk hushold forbruger. De planlægger at have en prototype klar til demonstration i 2024.
Peter Dobson, emeritus professor i ingeniørvidenskab ved Oxford University, har fulgt forskningen fra både UMass Amherst og Catcher-teams, og han er optimistisk. Han bemærker, at det at forhindre mikrobiel forurening er en “spændende ingeniørmæssig udfordring” snarere end en terminal fejl, men at der er større problemer at overvinde, før denne teknologi kan levere strøm til vores hjem.
De forskellige forskerteams erkender da også, at det kan tage år at optimere en prototype og skalere produktionen, men hvis de lykkes, er fordelene klare. I modsætning til sol- eller vindenergi, kan hygroelektriske generatorer fungere dag og nat, indendørs og udendørs, og i mange forskellige områder. Hvad med en elbil som oplades mens den kører?
