Erneuerbare Energien: Bakterien und Verdunstungsmotor | Wissenschaft 2020

Anonim

Das im verdunstenden Wasser enthaltene Wasser ist eine sehr leistungsfähige "erneuerbare Energie" und eine der am weitesten verbreiteten und in der Natur genutzten (man denke nur an die Auswirkungen auf das Klimasystem). Bisher haben wir noch nie an ein spezielles System zur Nutzung dieser Energie gedacht. Dies ist die These von Forschern der Columbia University, die in der neuesten Online-Ausgabe von Nature Communications einige Geräte aufzeigen, die die natürliche Verdunstung von Wasser ausnutzen können, um eine Glühbirne zu zünden und sogar ein Auto zu bewegen, wie im obigen Video gezeigt.

Ein natürlicher Prozess. Das System hat nichts mit der klassischen Dampfmaschine zu tun: Das Wasser an der Basis des von den Columbia-Forschern beschriebenen Prozesses wird weder künstlich erhitzt noch muss es zum Kochen gebracht werden. Das Geheimnis liegt in der Feuchtigkeit, die die Flüssigkeit während ihres natürlichen Durchgangs im gasförmigen Zustand erzeugt.

Image Die Maschine wird vom "Verdampfungsmotor" angetrieben. | Columbia Universität

In einer früheren Studie an einigen Sporenkolonien entdeckte ein Teammitglied, Ozgur Sahin, dass die Sporen bei Änderungen der Umgebungsfeuchtigkeit "anschwellen" (oder abblasen) und dadurch durch Training benachbarte Objekte schieben oder ziehen auf sie eine beträchtliche Stärke. Aus dieser Entdeckung entstand der Versuch, Geräte zu bauen, mit denen das Phänomen zur Energieerzeugung genutzt werden kann.

Muskelsporen. In einer davon sind die Sporen entlang eines dünnen Klebestreifens angeordnet. Wenn die Luft um sie herum trocken ist, schrumpfen die Sporen und verkürzen so auch das Klebeband. Bei Vorhandensein von Feuchtigkeit bewirkt die Zunahme des Sporenvolumens, dass sich das Band ausdehnt: Die Bewegung ist der einer Muskelfaser völlig ähnlich.

Die Forscher stellten Dutzende dieser "Fasern" nebeneinander auf und erzeugten eine Art künstlichen Muskel, den sie dann an speziellen Verschlüssen in einer schwimmenden Box verankerten. Das Wasser, das auf natürliche Weise verdunstet und die Umgebung feucht macht, lässt den künstlichen Muskel sich dehnen, wodurch die Fensterläden geöffnet werden und die Feuchtigkeit entweichen kann. Der Muskel zieht sich dann wieder zusammen, wodurch sich die Verschlüsse schließen und der Zyklus wiederholt werden kann.

Hoher Wirkungsgrad. Das Ergebnis ist im Wesentlichen ein durch Verdunstung angetriebener Kolben, der effizient genug ist, um Energie für eine kleine Glühbirne zu erzeugen. So wie es ist, könnte es bereits verwendet werden, um schwimmende Lichter oder Sensoren zur Umgebungsüberwachung im Meer anzutreiben, aber laut Forschern könnte eine solche Technik, die perfektioniert und richtig skaliert (dh mit anderen Dimensionen angewendet) ist, sogar mehr Leistung pro Einheit erzeugen der Oberfläche - eines Windparks.

Der Verdampfungsmotor. Das zweite Gerät des Teams - die so genannte Feuchtigkeitsmühle - wendet dasselbe Prinzip unterschiedlich an. Es handelt sich um ein Kunststoffrad, das mit Klebebandstreifen ausgestattet ist, auf deren einer Seite nur Sporen angebracht sind. Die Hälfte des Rades ist trocken, während die andere Hälfte sich in der Nähe einer nassen Oberfläche befindet. Das Rad dieser Mühle wird durch die Abfolge von Kontraktionen und die Entspannung der Sporenbänder gedreht.

Die Feuchtigkeitsmühle war in der Lage, ein Spielzeugauto mit einem Gewicht von 100 Gramm zu bewegen. Professor Sahin zufolge könnte ein ähnliches System in Zukunft ein echtes Fahrzeug und große Räder antreiben, um Strom zu erzeugen.