Borbála, Barbara, János2020. december 04., péntek
Tudomány

Hogyan lehet csapvízből áramot termelni?

2003.10.21.Admin
National Geographic Magyarország

Ilyen felfedezés századonként csak egy van: kanadai kutatók új áramtermelési módszert fedeztek fel. Utoljára 1839-ben Michael Faraday kísérletei voltak hasonló jelentőségűek.

A mostani kísérletek egyelőre még csak „embrionális” szakaszban vannak, az Alberta tartományban dolgozó kanadaiak mégis megkezdték az álmodozást: szerintük egy napon a mobiltelefonok és a zsebszámológépek elemek és akkumulátorok nélkül működhetnek, minthogy az ilyen készülékeket nyomott vizes szerkezetek üzemeltetik majd. A nyomás alá helyezett víz ugyanis üvegből vagy szilíciumból készült szitákon folyik majd át az ilyen szerkezetekben.

A fizikai alapok

A mostani elgondolás fizikai alapja az úgynevezett elektrokinetikai kölcsönhatás felfedezése, amely Larry Kostiuk és Daniel Kwok nevéhez fűződik. A rendkívül egyszerű teóriát kidolgozó két kutató a University of Alberta gépészmérnöki karán dolgozik, és vizsgálataikat a Journal of Micromechanics and Microengineering című lapban tették közzé.

Az elmélet lényege az, hogy ha a vizet egy szilárd (nem fémes) anyag apró lyukain keresztül nyomják át, akkor a vízmolekulák kölcsönhatásba lépnek a szita felületével és ez egy vékony réteget hoznak létre pozitív és negatív töltésű részecskékből. Ezek a különbözően töltött részecskék aztán a szita másik végén nyalábot alkotnak, és egymásra „fűződnek”, ami „az elektromérnökök álma”.

A tudósok egyébként már évtizedek óta tudtak arról, hogy az áramló folyadékok képesek a különböző töltések elkülönítésére, ám azt eddig senki sem gondolta, hogy a jelenséget energiatermelésre lehetne felhasználni. (1839-ben Edmund Becquerel felfedezte, hogyan lehet elektromosságot előállítani a napfény segítségével. Ugyanebben az évben Sir William Grove feltalálta azt a prototípust, amelyből az üzemanyagcellák lettek később. A nukleáris energiaipar a XX. században fejlődött ki. Éppen ezért számít újdonságnak a mostani felfedezés, hiszen az áramtermelésben hosszú évtizedek óta nem volt ilyen úttörő jellegű kezdeményezés.)

Kételyek és az egyetemista ötlete

Az albertai kutatók először a vizet üvegcsöveken keresztül áramoltatták. Ezek a csövek persze nem voltak átlagosak: szélességük az emberi haj vastagságának tizedét közelítették meg. Az így nyert elektromosság azonban olyan gyenge volt, hogy a kutatócsoport kételkedett abban, hogy egyáltalán meg tudják majd mérni annak erősségét.

Ekkor javasolta az egyik egyetemi hallgató, hogy ne egyetlen lyuknál mérjék a jelenséget, hanem a vízszűrőben, ahol félmillió hasonló kis járat található. A kísérletek ekkor már átütő sikert hoztak: a 15 másodpercig folyó víz elégnek bizonyult ahhoz, hogy 10 voltos feszültségű áramot generáljon, amely két fénydiódát volt képes 10-15 másodpercenként felvillantani.

Az elektromos áram termelésének alapfeltétele, hogy más-más helyre sikerüljön elkülöníteni a pozitív és a negatív töltéseket. Ezután pedig „elektromos kommunikációt” kell teremteni közöttük – magyarázta Kostiuk professzor a The Globe and Mail kanadai lapnak. Konkrétan ez azt jelenti, hogy az albertai fizikusok a parányi csatornák mindkét végéhez elektródákat helyeztek el, egy dróttal összekötötték azokat, s a negatív pólusról azonnal megindult az elektronáram.

Egy váratlan találkozás

A felfedezés – ahogy mondani szokták – nem jött volna létre, egy „véletlen találkozás” nélkül. Kostiuk professzort ugyanis nemrégiben nevezték ki az albertai egyetem gépészmérnöki tanszékének élére. Ekkor határozta el, hogy találkozni szeretne az egész kar, vagyis az egyetemi fakultás többi vezetőjével is. Arra volt kíváncsi, hogy mivel is foglalkoznak a számára ismeretlen tudósok, illetve lehet-e azokból a kutatásokból valamilyen ipari hasznosításra gondolni.

A félórás megbeszélések első állomása máris sikeres volt: ekkor bukkant Kostiuk a felületi kölcsönhatások szakértőjére, Kwok professzorra, aki éppen akkor tért vissza a világhírű bostoni Massachussets Műszaki Egyetemről (MIT) Kanadába, egy kanadai állami finanszírozású tanszékvezetői posztra.

“Először azt hittem, nem sok közös témánk lesz” – emlékezett vissza a találkozóra Kostiuk, aki elsősorban kémiával foglalkozik. Ám Kostiuk végül lelkesedni kezdett Kwok kutatásai iránt, és hamarosan eszébe jutott egy ötlet: ha már sikerült előállítani a pozitív és a negatív töltésű rétegeket, miért nem „csapolják meg” azokat? És megtették azt, amire addig senki sem gondolt, hiszen egyetlen kis csatorna valóban nem termelt elegendő elektromosságot, egy szita összes járata viszont már megfelelő ahhoz, hogy a későbbi, ipari hasznosításon is törjék a fejüket…

Oly sok éven át volt természetes…

„Az elektromosságot oly sok éven át természetesnek vettük, senki nem foglalkozott az áramtermelés problémáival. Nem beszélve arról, hogy száz éve nem állt elő senki új ötlettel ezen a területen” –jegyezte meg Kwok professzor a mostani felfedezés kapcsán.

A felfedezés csaknem egy éve történt, azóta az egyetem visszatartotta a publikációkat, minthogy szabadalmaztatni kellett először az ötletet. Az ügy egyébként időközben annyira előrehaladt, hogy egész furcsa ötletek vetődtek fel. Így például a világ legtöbb városában már ma is működnek olyan berendezések, amelyeket az újfajta áramtermelési metódushoz lehetne felhasználni. A városi vízművek mindegyikében ugyanis hatalmas szűrők üzemelnek, amelyek szintén képesek lehetnek nagy mértekben szétválasztani az elektromos töltéseket. Így nemsokára elképzelhető, hogy nemcsak tiszta vizet, hanem tiszta energiát is szolgáltathatnak a közműcégek.

Hozzászólások

Az egyik legfontosabb idegtudományi díj 2020-as kitüntetettje: Buzsáki György

Az egyik legfontosabb idegtudományi díj 2020-as kitüntetettje: Buzsáki György

Buzsáki György agykutatót, a New York-i Egyetem Biggs-

Épül az ország legnagyobb közösségi asztrofotós távcsöve

Épül az ország legnagyobb közösségi asztrofotós távcsöve

A Pest megyei Sülysápon épül az ország első, nagy teljesítményű, asztrofotós célokat kiszolgáló csillagászati távcsöve.

Laboratóriumban előállított csirkehús

Laboratóriumban előállított csirkehús

Szingapúr a világon elsőként engedélyezte laboratóriumi körülmények között előállított csirkehús értékesítését - írja az MTI a BBC News cikke alapján.

Sikeresen landolt a kínai mintagyűjtő holdszonda

Sikeresen landolt a kínai mintagyűjtő holdszonda

A Csang'e 5 szonda hamarosan kőzetmintákkal térhet vissza a Holdról.

Elkészült az univerzum atlasza

Elkészült az univerzum atlasza

Egy ausztráliai teleszkóp 300 órán át vizsgálta az éjszakai égboltot.

National Geographic 2020. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

11 160 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket