Maleńkie nanorurki węglowe, które mogą generować energię elektryczną po prostu poprzez ruch w specjalnej cieczy, mogą pewnego dnia stać się przełomowym źródłem energii dla mikrorobotyki lub nawet mniejszych urządzeń. Podejście to może również zapewnić nowe i o wiele bardziej wydajne źródło energii elektrycznej dla elektrochemii, czerpiąc energię z otoczenia w celu dokonania przemian chemicznych, które w mniejszym stopniu zależą od tradycyjnych źródeł energii.
Reaktor z nanorurek węglowych
Nanorurki węglowe są maleńkimi, pustymi w środku rurkami, które są utworzone z ciasnej siatki atomów węgla. Wykorzystuje się je do produkcji energii słonecznej, bardziej wydajnych chipów komputerowych, elastycznych baterii, a nawet w medycynie. Jednak zespół z Massachusetts Institute of Technology zwrócił uwagę na ich właściwości elektryczne. Naukowcy odkryli, że częściowe pokrycie nanorurek węglowych teflonopodobnym polimerem spowoduje asymetrię w przepływie elektronów: od powleczonej do niepowleczonej części rurki. Faktyczne usunięcie tego przepływu elektronów wymaga zanurzenia nanorurek w rozpuszczalniku, który przywraca równowagę.
Technologia ta jest intrygująca, ponieważ wystarczy przepuścić rozpuszczalnik przez złoże tych cząstek. To pozwala na reakcje elektrochemiczne, ale bez przewodów.
— wyjaśnił Michael Strano, profesor inżynierii chemicznej na MIT i kierownik projektu.
Zobacz też: Oppo A53 eksplodował – nie ma powodów do obaw
Dowód słuszności koncepcji polegał na rozdrobnieniu nanorurek węglowych tak, aby można je było uformować w pojedynczy arkusz: jedna jego strona została pokryta polimerem. Małe kawałki — 250 mikronów na 250 mikronów — zostały następnie wycięte i zanurzone w rozpuszczalniku organicznym.
Rozpuszczalnik zabiera elektrony, a system próbuje się zrównoważyć, przemieszczając elektrony. Wewnątrz nie ma żadnej skomplikowanej chemii baterii. To tylko cząsteczka, którą wkładasz do rozpuszczalnika i zaczyna ona generować pole elektryczne.
— Dodał specjalista.
Każda cząsteczka generuje około 0,7 wolta, ale zaletą jest skala. Połączenie setek cząstek w małej probówce tworzy tak zwany reaktor packed bed. Oczywiście samo napięcie elektryczne to tylko jedna ze składowych mocy. Okazało się jednak, że tego typu generator jest w stanie wygenerować wystarczającą ilość energii dla procesu elektrochemicznego znanego jako utlenianie alkoholu, czyli przekształcanie alkoholu w aldehyd lub keton. Ten zazwyczaj nie byłby przeprowadzany w ten sposób ze względu na zewnętrzne zapotrzebowanie na energię. Przyszłe zastosowania reaktorów mogą obejmować więcej takich elektrochemicznych źródeł energii, a także potencjalne wykorzystanie wychwyconego dwutlenku węgla z otoczenia do stworzenia powłoki polimerowej.
Zobacz też: iOS 15, macOS Monterey, watchOS 8 – oto obsługiwane urządzenia Apple
Laboratorium Strano zademonstrowało wcześniej, jak druty z nanorurek węglowych mogą generować energię elektryczną, gdy są stopniowo podgrzewane. Naukowcy sugerują jednak, że idea malutkiego generatora ma znacznie szersze potencjalne zastosowania. Jedną z możliwości jest robotyka w skali mikro, a nawet nano, gdzie energia pochodząca ze środowiska, w którym działają, wystarcza do ich funkcjonowania. W ten sposób nie byłyby potrzebne żadne tradycyjne ogniwa.
Źródło: SlashGear