اگرچه بعید به نظر می رسد، اینورتر آی مستر مزارع خورشیدی از انرژی تجدیدپذیر خورشید استفاده می کنند اما به زمین های بزرگ و فلزات کمیاب زمین نیاز دارند. نیروی باد دارای حداقل ردپای کربن است، اما، مانند انرژی خورشیدی، در باتری های ساخته شده از سرب و لیتیوم ذخیره می شود. انرژی هسته ای کربن بسیار کم است، رشته های پروتئینی تولید کننده الکتریسیته به نام نانوسیم ها، اینورتر آیمستر  رطوبت معلق به طور طبیعی در هوا «نیروی محرکه» پشت توانایی تولید الکتریسیته نانوسیم ها است.همه این گزینه‌ها پیشرفت بزرگی نسبت به انرژی زغال‌سنگ دارند، اما فشار واقعی برای یافتن منبع انرژی واقعاً مقیاس‌پذیر، ارزان و 100% سبز وجود دارد.

هفته گذشته، درایو imaster دانشمندان دانشگاه ماساچوست آمهرست با ارائه یک دستگاه ارزان قیمت به نام Air-gen، که الکتریسیته را از هوای رقیق تولید می‌کند، به چالش کشیدند. و از آنجایی که برای تولید آن نیازی به مواد شیمیایی خشن نیست، "کل فرآیند"، نویسنده مسئول و استادیار مهندس برق پروفسور جون یائو از طریق ایمیل به OneZero، "سبز" است.

از باکتری کوچکی به نام Geobacter sulfurreducens (نسخه اسباب بازی مخمل خواب دار این باکتری شبیه چیتو با شاخک ها به نظر می رسد) سرچشمه می گیرند. . یائو و همکارانش در مقاله ای که هفته گذشته در ژورنال نیچر منتشر کردند، کشف کلیدی خود را شرح دادند: 

به فیزیک دبیرستان فکر کنید. الکتریسیته اساساً جریان الکترون ها، ذرات با بار منفی که دور اتم ها می چرخند، از ناحیه ای با بار زیاد به ناحیه ای با بار کم است. آب می تواند منبع خوبی برای این الکترون های باردار باشد، اگر بتوان آن را به اجزای سازنده خود یعنی هیدروژن و اکسیژن تجزیه کرد.

تئوری این تیم این است که وقتی گره‌ای از نانوسیم‌ها به یک لایه شبکه‌مانند فشرده می‌شود، آب از هوا فقط در بالای آن جمع می‌شود و به دو Hs و O تجزیه می‌شود و الکترون‌های آب را آزاد می‌کند. این به بالای فیلم بار بیشتری نسبت به قسمت پایین می دهد و شرایط عالی را برای جریان الکترون ها فراهم می کند. هنگامی که محققان یکی از این لایه‌ها را بین دو الکترود طلا قرار دادند تا یک مدار ایجاد کنند، این دستگاه کوچک ولتاژ 0.5 ولتی را در یک لایه تنها 7 میکرومتر ایجاد کرد. (برای مقایسه، یک باتری ماشین شارژ شده حدود 12.6 ولت است.)

"کل فرآیند سبز است."

اساساً، Air-gen می‌تواند جریانی از الکترون‌ها را بدون ورودی زیاد، به لطف زیست‌شناسی چشمگیر نانوسیم‌های ژئوباکتر، تولید کند. درک لولی، نویسنده و پروفسور برجسته میکروبیولوژی، که بیش از 30 سال مطالعه خود را به میکروب الکتریکی اختصاص داده است، سیم ها را با موهای فردی انسان مقایسه می کند - رشته ای که از پروتئین های مختلف تشکیل شده است، تنها 20000 برابر نازک تر از آنچه که می کنید. خارج از پوست سر شما

قبل از اینکه بتوانیم تکه‌هایی از این فیلم‌های نانوسیم را روی آیفون یا فیت‌بیت بچسبانیم، تولید آن‌ها باید بزرگ‌تر شود تا چندین وصله بتوانند در پشت سر هم برای تولید برق کافی برای تامین انرژی دستگاه‌های مدرن کار کنند. یائو می‌گوید کشف چگونگی تولید انبوه نانوسیم‌ها، به‌علاوه ابداع یک «استراتژی مهندسی هوشمندانه» برای کنار هم قرار دادن آنها به روشی فشرده، کلیدی خواهد بود.

آنها قبلاً با تلاش برای حذف خود باکتری ژئوباکتر از تصویر شروع به مقابله با مشکل قبلی کرده اند. لولی توضیح می دهد: «ساخت مقادیر زیادی سیم با ژئوباکتر آسان نیست. رشد انبوه برخی از باکتری ها راحت تر از بقیه است. از آنجایی که باکتری E. coli به سرعت رشد می کند، تبدیل به مورد علاقه دانشمندان برای مهندسی ژنتیک شده است. تیم Lovley سویه ای از E. coli را مهندسی کردند که نانوسیم های Geobacter را تولید می کند، بنابراین اکنون آنها یک منبع آماده دارند.

او می‌گوید: «اکنون که گلوگاه میکروبیولوژیکی را حل کرده‌ایم، مهندسان می‌توانند طراحی دستگاه‌های بزرگ‌تر Air-gen را آغاز کنند».

هنوز این سوال وجود دارد که آیا این فناوری به همان اندازه که به نظر می رسد سبز اینورتر است یا خیر. یائو معتقد است که تولید نانوسیم‌ها برای محیط‌زیست کاملاً بی‌خطر است – و راه‌اندازی آن ارزان است – زیرا «ما به سادگی مواد خام تجدیدپذیر را بدون دخالت مواد شیمیایی خشن/سمی وارد باکتری‌ها می‌کنیم». بر اساس برآورد Lovley، این هزینه 100 برابر کمتر از هزینه مورد نیاز برای ساخت سیلیکون درجه نیمه هادی است که برای سلول های خورشیدی استفاده می شود.

یائو می‌گوید: از نانوسیم‌ها گرفته تا نحوه تولید تا انرژی تولید شده، همه سبز اینورتر هستند. وقتی برچسب سبز روی فناوری گذاشته می‌شود، اغلب «به این معنی است که بخش تولید انرژی سبز است و همچنان می‌تواند زباله‌های الکترونیکی تولید کند».

لاولی می‌گوید که تا آنجایی که او می‌داند، هیچ فناوری موجودی وجود ندارد که شبیه Air-gen باشد. به نظر می رسد در زمان انتشار این مقاله، حق اختراعی در مورد Air-gen وجود نداشته باشد، اما این تحقیق توسط یک صندوق اولیه از طریق دفتر تجاری سازی فناوری و سرمایه گذاری UMass-Amherst تأمین مالی شده است. به نظر می رسد که تیم آماده است تا به سرعت افزایش یابد.

آن طور که یائو آن را می بیند، تامین انرژی یک دستگاه بزرگ با Air-gen تنها به اضافه اینورتر کردن ژنراتورهای بسیار کوچک بستگی دارد. این مشابه استفاده از «هزاران سلول باتری» برای «راندن خودروی تسلا» است، حتی اگر هر سلول باتری تنها انرژی محدودی دارد. آنها به طور بالقوه می توانند ابزارهای پوشیدنی در مقیاس کوچک، ابزارهای الکتریکی در مقیاس متوسط یا حتی یک ایستگاه راه دور را تامین کنند، البته تا زمانی که بتوانند به سرعت مقیاس شوند. و به نظر می رسد مطمئن هستند که می توانند.

هفته گذشته در یک توییت گستاخانه، او "پاسخ نهایی" را برای داوران مقاله Nature آنها ارسال کرد: یک گیف از ژن وایلدر در فرانکنشتاین جوان، که عبارت نمادین خود را بیان می کند: "این می تواند کار کند!"

لاولی می‌گوید: «اکنون که می‌توانیم سیم‌های بیشتری بسازیم، پرداختن به این سؤال باید نسبتاً ساده باشد.

منبع

https://arkainverter.ir/%D8%A7%DB%8C%D9%86%D9%88%D8%B1%D8%AA%D8%B1-imaster/