ทีมวิศวกรจากมหาวิทยาลัย Massachusetts Amherst ได้แสดงให้เห็นว่าวัสดุเกือบทุกชนิดสามารถเปลี่ยนเป็นอุปกรณ์ที่สามารถเก็บเกี่ยวไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องจากความชื้นในอากาศ ความลับนั้นอยู่ที่การตีวัสดุนั้นด้วย Nanopores ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 100 นาโนเมตร
เชื่อหรือไม่ว่าในอากาศนั้นมีไฟฟ้าซ่อนอยู่มากมาย หากลองพิจารณาถึงเมฆซึ่งไม่ได้เป็นอะไรไปมากกว่ามวลของหยดน้ำรวมกัน หยดน้ำเหล่านี้มีประจุและเมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมเงื่อนไขที่เหมาะสม เมฆสามารถสร้างสายฟ้าได้ แต่การเก็บเกี่ยวไฟฟ้าจากสายฟ้านั้นไม่อาจทำได้สม่ำเสมอ เรียกว่าเอาแน่นอนไม่ได้ นักวิทยาศาสตร์เลยสร้างเมฆขนาดเล็กขึ้นมาเพื่อสร้างไฟฟ้าโดยที่สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าและผลิตไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องเพื่อนำไปใช้ต่อได้
หัวใจสำคัญของเมฆที่สร้างขึ้นนี้ทีมวิจัยเรียกว่า Generic Air-Gen Effect ซึ่งเป็นการต่อยอดงานวิจัยเดิมของผู้นำทัมวิจัย Jun Yao ที่แสดงให้เห็นว่าสามารถเก็บเกี่ยวไฟฟ้าจากอากาศได้โดยใช้วัสดุพิเศษที่ทำจาก Protein Nanowire ที่ก่อตัวอย่าง Bacterium Geobacter Sulfurreducens
การค้นพบ Geobacter นั้นทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า Air-Gen Effect ที่ทำให้สามารถใช้วัสดุใด ๆ ก็ได้เพื่อเก็บเกี่ยวไฟฟ้าจากอากาศตราบใดที่ยังมีคุณสมบัติสำคัญอยู่ ซึ่งคุณสมบัตินั้น คือ การมีรูที่เล็กกว่า 100 นาโนเมตร เพราะค่าที่รู้จักกันในชื่อ ‘Mean Free Path’ เป็นระยะห่างระหว่างโมเลกุลเดี่ยวของสารตั้งต้น ในที่นี้ คือ น้ำในอากาศที่เดินทางก่อนที่จะชนเข้ากับโมเลกุลเดี่ยวอื่นซึ่งมีสารตั้งต้นเดียวกัน เมื่อโมเลกุลน้ำเหล่านี้อยู่ในอากาศ Free Path มีระยะประมาณ 100 นาโนมเตร ทีมวิจัยจึงได้ออกแบบอุปกรณ์เก็บเกี่ยวไฟฟ้าบนพื้นฐานแนวคิดเหล่านี้
แนวคิดที่เกิดขึ้นนั้นเป็นความเรียบง่ายแต่ไม่เคยถูกสังเกตพบมาก่อน ซึ่งความสำเร็จนี้เปิดทางไปสู่ความเป็นไปได้อีกมากมาย เครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานสามารถออกแบบจากวัสดุชนิดใดก็ได้ ทำให้เกิดตัวเลือกที่เป็นมิตรกับต้นทุนและปรับเปลี่ยนเข้ากับสิ้งแวดล้อมได้อย่างลงตัว และเมื่อความชื้นมีอยู่ในอากาศอยู่แล้วเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานสามารถทำงานได้ 24 ชั่วโมง 7 วัน ไม่ว่าจะฝนตก แดดอ่อน กลางวัน หรือกลางคืน ไม่จำเป็นต้องรอลมใด ๆ ทำให้สามารถแก้ปัญหาเรื่องพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เครื่องเก็บเกี่ยวนี้มีลักษณะเป็นพื้นที่ 3 มิติ และความหนาของอุปกรณ์ Air-Gen นั้นมีขนาดแค่เส้นผมมนุษย์ ทำให้สามารถวางซ้อนกันได้หลายพันชิ้น เป็นการสร้างประสิทธิภาพของพลังงานโดยไม่เพิ่ม Footprint ของอุปกรณ์ โดยอุปกรณ์ Air-Gen สามารถสร้างพลังงานได้ในระดับกิโลวัตต์สำหรับการใช้งานทั่วไปได้
ที่มา:
umass.edu
Voltaire
