“Wat we hebben uitgevonden, je kunt je voorstellen dat het een kleinschalige, kunstmatige wolk is”, zegt Jun Yao, een professor in engineering aan de Universiteit van Massachusetts Amherst en de senior auteur van de studie. “Dit is echt een zeer gemakkelijk toegankelijke, enorme bron van continue schone elektriciteit. Stel je voor dat je overal schone elektriciteit hebt.”
Dit kan een bos zijn, tijdens het wandelen op een berg, in een woestijn, in een landelijk dorp of op de weg.
De elektrische generator, bekend als ‘Air-gen’, zal continu schone elektriciteit leveren omdat het energie gebruikt uit vocht, dat altijd aanwezig is, in plaats van afhankelijk te zijn van de zon of wind. In tegenstelling tot zonnepanelen of windturbines, die specifieke omgevingen nodig hebben om te gedijen, kunnen Air-gens overal naartoe, zei Yao.
Minder vocht zou echter betekenen dat er minder energie kan worden geoogst, voegde hij eraan toe. Winters, met drogere lucht, produceren minder energie dan zomers.
Het apparaat, ongeveer zo groot als een vingernagel en dunner dan een haar, is bezaaid met kleine gaatjes die bekend staan als nanoporiën. De gaten hebben een diameter van minder dan 100 nanometer, of minder dan een millimeter van de breedte van een lok mensenhaar.
De kleine gaatjes laten water in de lucht door op een manier die een onbalans in de lading aan de boven- en onderkant van het apparaat zou veroorzaken, waardoor in wezen een batterij ontstaat die continu werkt.
“We openen een grote deur naar het oogsten van schone elektriciteit uit de lucht”, zegt Xiaomeng Liu, een andere auteur en een UMass engineering afgestudeerde student.
Hoewel een prototype slechts een kleine hoeveelheid energie produceert – nauwelijks genoeg om een lichtpuntje op een groot scherm van stroom te voorzien – vanwege zijn grootte, zei Yao dat de Air-gens op elkaar kunnen worden gestapeld, mogelijk met luchtruimten ertussen . Het opslaan van elektriciteit is een apart probleem, voegde hij eraan toe.
Yao schatte dat ongeveer 1 miljard Air-gens, gestapeld tot ongeveer de grootte van een koelkast, één kilowatt kunnen produceren en onder ideale omstandigheden een huis gedeeltelijk van stroom kunnen voorzien. Het team hoopt zowel het aantal benodigde apparaten als de ruimte die ze innemen te verminderen door de tool efficiënter te maken. Dit kan een uitdaging zijn.
Wetenschappers moeten eerst uitzoeken welk materiaal het meest effectief is om te gebruiken in verschillende klimaten. Uiteindelijk zei Yao dat hij hoopt een strategie te ontwikkelen om het apparaat groter te maken zonder het vocht dat kan worden opgevangen te belemmeren. Hij wil ook leer hoe je apparaten efficiënt op elkaar kunt stapelen en hoe je Air-gen zo kunt ontwerpen dat hetzelfde apparaat meer energie opvangt.
Het is niet duidelijk hoe lang het gaat duren.
“Als we het eenmaal hebben geoptimaliseerd, kun je het overal plaatsen”, zei Yao.
Het kan worden verwerkt in muurverf in een huis, op grotere schaal worden gebouwd in een ongebruikte ruimte in een stad, of worden neergelegd in de moeilijk bereikbare ruimtes van een kantoor. En omdat het bijna elk materiaal kan gebruiken, kan het minder uit het milieu halen uit andere hernieuwbare vormen van energie.
“De hele aarde is bedekt met een dikke laag vocht,” zei Yao. “Het is een enorme bron van schone energie. Dit is nog maar het begin om dat te benutten.”
