Водяной пар как крупнейший источник возобновляемой энергии
Электричество, которое возникает, когда вода взаимодействует с молекулами металлов, станет крупнейшим источником возобновляемой энергии. Исследование [1] ставит под сомнение представления о влажности как энергетическом источнике
Возобновляемые источники энергии, такие как ветер, солнце, геотермальные установки, биомасса и гидросооружения обнадеживают ученых и политиков, которые борются с изменением климата.
Представители Тель-Авивского университета выдвигают атмосферный водяной пар на роль крупнейшего источника возобновляемой энергии будущего.
Исследование основано на открытии, которое демонстрирует, как в результате естественного взаимодействия молекул воды и металлических поверхностей образуется электричество.
«Электричество во время грозы вырабатывается только водой в виде пара, капель и льда. За двадцать минут, когда облака развиваются, появляются километровые электрические разряды - молнии».
Ученые, когда просматривали ранние открытия, намеревались создать крошечную батарею, работа которой зависит только от влажности воздуха. В XIX веке английский физик Майкл Фарадей обнаружил, что капли воды с помощью трения заряжают металлические поверхности. Поздние исследования показали, что некоторые металлы самопроизвольно накапливают электрический заряд, когда взаимодействуют с влагой.
Ученые провели лабораторный эксперимент, чтобы определить напряжение между двумя металлами, на которые действовала относительная влажность. Один из металлов заземлили. «Если воздух оставался сухим, то между металлами напряжение не возникало».
«Но как только относительная влажность поднималась выше 60 %, между двумя изолированными металлическими поверхностями появлялось напряжение. Уровень влажности опять опускался ниже 60 % и напряжение исчезало. Эксперимент повторили на улице в естественных условиях и получили аналогичный результат».
«Вода - загадочное вещество. Во время молекулярных столкновений электрический заряд передается между молекулами. Трение создает статическое электричество».
«В лаборатории обнаружили, что изолированные металлические поверхности, когда взаимодействуют с водяным паром, накапливают заряд, но только если относительная влажность воздуха выше 60 %. В Израиле это происходит летом, а в большинстве тропических стран - каждый день».
Исследование ставит под сомнение представления о влажности как энергетическом источнике. «Людям известно, как сухой воздух создает статическое электричество, и это проверяется, если дотронуться до металлической дверной ручки, когда приходишь с улицы. Вода передает электричество, а не накапливает заряд на поверхности - общепринятый принцип. Тем не менее ситуация меняется, когда относительная влажность превышает определенное значение».
Исследователи продемонстрировали, что влажный воздух создает на металлических поверхностях напряжение до одного вольт. «Если напряжение АА батареи 1,5 В, то устройство зарядится водяным паром из воздуха».
Ссылки:
1. https://doi.org/10.1038/s41598-020-64409-2
Источник: American Friends of Tel Aviv University
