Nowy sposób produkcji energii elektrycznej

Naukowcy z MIT-u odkryli nieznane dotychczas zjawisko, powodujące, że w węglowych nanorurkach powstają potężne fale energii. Uczeni są zdania, że może to pomóc w stworzeniu nowej metody produkcji elektryczności.

Zjawisko nazwano "falami termomocy" (thermopower waves).

Badania przeprowadzone przez zespół pracujący pod kierunkiem Wonjoon Choi wykazały, że fale cieplne przesuwające się przez mikroskopijny przewód mogą spowodować powstanie napięcia elektrycznego.

Uczeni z MIT przeprowadzili eksperyment, podczas którego nanorurki pokryto warstwą paliwa. Następnie podpalano je za pomocą lasera bądź iskry elektrycznej. Powodowało to pojawienie się szybko wędrującej fali cieplnej. Przesuwała się ona tysiące razy szybciej, niż spalało się paliwo. W temperaturze 3000 kelvinów fala cieplna była 10 000 razy szybsza niż reakcja spalania. Okazało się, że spowodowała ona pojawienie się sporego napięcia elektrycznego.

Co prawda uczeni od ponad 100 lat matematycznie badają fale cieplne, ale to profesor Michael Strano, główny autor artykułu opisującego badania, jako pierwszy przewidział, że fala cieplna wysłana przez nanorurkę bądź nanokable może doprowadzić do pojawienia się prądu elektrycznego. Jednak wynik eksperymentów zaskoczył naukowców. Po początkowym udoskonaleniu całego systemu okazało się, że na jednostkę masy uwalnia on 100-krotnie więcej energii niż współczesne baterie litowo-jonowe. Co prawda wiele półprzewodników po podgrzaniu wydziela energię elektryczną (tzw. zjawisko Seebecka), jednak w węglu jest ono niezwykle słabe. Stąd też zaskoczenie naukowców, gdy okazało się ono znacznie bardziej potężne niż przewidywały jakiekolwiek obliczenia. Profesor Strano informuje, że na jego wzmocnienie wpływa olbrzymia prędkość poruszania się fali cieplnej.

Jako, że odkrycie zostało właśnie dokonane, trudno przewidzieć jego zastosowania. Strano uważa, że być może posłuży ono do zasilania urządzeń wielkości ziarnka ryżu, które będą wstrzykiwane do ciała ludzkiego czy czujników środowiskowych rozsiewanych w powietrzu jak kurz. Teoretycznie energia w takich urządzeniach nie wyczerpywałaby się tak długo, jak długo by się ich nie używało. W obecnie używanych bateriach energia stopniowo zanika, nawet gdy ich nie używamy.

Naukowcy chcą też sprawdzić kolejny aspekt swojej teorii. Prognozują, że jeśli nanorurki zostaną pokryte różnym rodzajem paliwa, to fala cieplna będzie oscylowała i powstanie prąd zmienny. To z kolei rodzi nowe możliwości. Prąd zmienny jest bowiem podstawą istnienia fal radiowych, ale obecne urządzenia do przechowywania energii dostarczają prądu stałego.

Co więcej, nowy system może zostać jeszcze znacznie ulepszony, gdyż... jest mało efektywny. Bardzo duża część energii jest tracona w postaci energii cieplnej i świetlnej. Zespół z MIT-u będzie pracował nad udoskonaleniem swojego wynalazku.

Profesor Ray Baughman, dyrektor Nanotech Institute z University of Texas jest pod kolosalnym wrażeniem odkrycia. Zaczęło się od szalonego pomysłu na seminarium, a zakończyło niezwykłymi wynikami eksperymentu, odkryciem nowego zjawiska, pozwoliło zrozumieć je na gruncie teoretycznym i otworzyło nowe możliwości - powiedział dodając, że dzięki temu powstaje nowe, ekscytujące pole do badań.

MIT Wonjoon Choi Massachusetts Institute of Technology nanorurki fala cieplna. fala termomocy energia elektryczna thermopower wave