 Испарение воды – широко известный в природе процесс. Тем не менее, несмотря на мощь испарения воды, ее потенциал, чтобы продвинуть самодостаточные устройства или производить электричество, остался в значительной степени неиспользованным - до сих пор.
Ученые Колумбийского университета сообщают о разработке двух новых устройств, которые получают питание непосредственно от испарения – плавающего двигателя с поршневым приводом, который генерирует электричество, и роторного двигателя, который приводит в движение миниатюрный автомобиль.
Исследователи прогнозируют, что в случае масштабирования подобного процесса человечество в один прекрасный день сможет производить электричество от гигантских плавучих генераторов, расположенных на заливах или резервуарах, или от огромных вращающихся машин, подобных ветряным турбинам, которые располагаются над водой. По словам ведущего исследователя, испарение – это фундаментальная сила природы, которая присутствует повсюду, и является более мощной, чем другие силы, такие, как ветер и волны.
В прошлом году исследователи обнаружили, что, когда споры бактерий сокращаются и набухают при изменении влажности, они могут иметь силу, позволяющую им перемещать другие объекты. Они хранят в себе больше энергии по сравнению с другими материалами, используемыми в технике для движущихся объектов. Поэтому исследователи стремятся построить фактические устройства, которые могут питаться от такой энергии.
Чтобы построить плавающий двигатель с поршневым приводом, исследователи сначала приклеили споры с обеих сторон тонкой, двухсторонней пластмассовой сродни кассетам, создавая пунктирную линию спор. Они сделали то же самое с противоположной стороной ленты, но компенсировали линию таким образом, чтобы штрихи на одной стороне перекрывались с промежутками на другой.
При сжатии спор сухим воздухом покрытие изгибается и превращает прямую ленту в волнистую. И наоборот, когда воздух становится влажным, лента расширяется, выпуская силу. Результатом становится новый тип искусственной мышцы, которая регулируется путем изменения влажности.
Ученые разместили десятки этих лент бок о бок, создавая сильный искусственный мускул, который они помещают в плавающем пластиковом корпусе, покрытым ставнями. Внутри корпуса испаряемая вода делает воздух влажным. Влажность приводит к удлинению мышц, открывая ставни и позволяя воздуху высохнуть. Когда влажность уходить, споры сокращаются и ленты сворачиваются, что приводит к закрытию ставен. Затем процесс повторяется снова.
Покрытые спорами искусственные мышцы функционируют в качестве поршневого привода, работающего на испарении. Соединение это поршня с генератором позволяет производить достаточно электроэнергии, чтобы вызвать мигание маленькой лампочки.
С его текущей выходной мощности, плавающий двигатель испарения может питать небольшие плавучий огни или датчики на дне океана, которые контролируют окружающую среду. По мнению исследователей, улучшенная версия с более липким скотчем и большим количеством спор может потенциально генерировать даже больше мощности на единицу площади, чем ветропарк.
Другой новый испарительный привод двигателя исследовательской команды Колумбии, Moisture Mill, содержит пластиковое колесо с выступающей вкладкой ленты, покрытой спорами на одной стороне. Половина колеса находится в сухом воздухе, где выступы формируют кривую, а другая половина находится во влажной среде, где выступы выпрямляются. В результате колесо непрерывно вращается, эффективно выступая в качестве роторного двигателя.
Исследователи рядом с устройством построили небольшой игрушечный автомобиль, установили на него устройство и успешно заставили машинку перемещаться саму по себе, работающую только на испарении. В будущем может быть возможно проектировать двигатели, которые используют механическую энергию, запасенную в спорах, чтобы питать полноразмерное транспортное средство. Такому двигателю, если он вообще появится, не потребуется ни топлива, ни электрического аккумулятора.
Более крупная версия Moisture Mill также может производить электричество, предполагая, что колесо, которое расположено над большим водоемом, испаряет соленую воду, в результате чего колесо будет вращаться и генерировать электроэнергию. Подобная установка будет неуклонно производить столько же электроэнергии, как и ветровая турбина.
|
