Выработка электричества из белков и атмосферной влажности

Air-gen - это недорогой, экологически чистый и возобновляемый источник энергии, который не нуждается ни в солнце, ни в ветре. Он может работать как в помещении, так и в условиях крайне низкой влажности пустыни

В исследовании, опубликованном в журнале Nature [1], инженеры и микробиологи представили устройство, названное Air-gen или «генератором с воздушным приводом», которое они считают «самым удивительным и захватывающим применением белковых нанопроводов из всех известных».

Air-Gen состоит из электропроводящих белковых нанопроволок, произведенных микробами Geobacter. Эти структуры были открыты одним из авторов исследования три десятилетия назад и с тех пор он проводил над ними работы, в частности, рассчитывая применить имеющийся потенциал для создания экологически безвредной электроники.

Типовой вид рода Geobacter - штамм Geobacter metallireducens GS-15, обнаруженный в пресноводных осадках реки Потомак, - имеет в своем составе слабокристаллическое трехвалентное железо, выступающее в качестве акцептора электронов, и ацетат, являющийся их донором.

В Air-gen электроды соединены с белковыми нанопроводами таким образом, что водяной пар, естественно присутствующий в атмосфере, начинает генерировать электрический ток. В этом участвует тонкая пленка белковых нанопроводов, в которой возникает самоподдерживающийся градиент влажности.

Пленка адсорбирует водяной пар из атмосферы. Комбинация электропроводности и химического состава поверхности белковых нанопроводов в сочетании с небольшими промежутками между ними создает условия, когда между двумя электродами появляется напряжение. Устройство способно создавать на пленке толщиной 7 микрометров постоянное напряжение около 0,5 В с плотностью тока около 17 микроампер на квадратный сантиметр.

Исследователи утверждают, что Air-gen - это недорогой, экологически чистый и возобновляемый источник энергии, который не нуждается ни в солнце, ни в ветре. Он может работать как в помещении, так и в условиях крайне низкой влажности пустыни. Достигнутый уровень технологии пока способен питать лишь микроэлектронику, но исследователи надеются в скором времени довести ее до масштабов коммерциализации.

«Конечная цель заключается в создании крупномасштабных систем. Например, технология может в дальнейшем быть использована для создания специальных покрытий, способных обеспечить автономное электроснабжение зданий».

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2010-9

Источник: Cosmos