Не часто можно написать заголовок, подобный тому, что вы видите выше. Основные методы производства электроэнергии известны уже много лет, десятилетий или даже столетий. За это время они были усовершенствованы, модернизированы, перестроены с использованием лучших материалов и более точных конструкций, но основные принципы, лежащие в основе производства энергии, оставались неизменными.

Теперь же команда ученых из Массачусетского технологического института (MIT) применила новый подход к производству электроэнергии, основанный на взаимодействии материалов с жидкостями. Речь идет об углеродных нанотрубках. Это неудивительно, поскольку с тех пор, как они были впервые обнаружены, их рекламировали как чудесный материал, который поможет решить многие проблемы человечества. Хотя до сих пор они, похоже, не сделали настоящего прорыва в повседневное использование. Исследователи из MIT заставили растворитель, текущий через слой этих частиц, вытягивать из них электроны. В своей статье исследователи подробно описали, как они использовали вырабатываемое электричество для запуска реакции, известной как окисление спирта. Окисление спирта – это органическая химическая реакция, которая часто используется в химической промышленности.

Профессор Майкл Страно (Фото: NS Business).

Ведущим автором новой статьи является Майкл Страно (Michael Strano), профессор химического машиностроения в MIT. Исследованиями углеродных нанотрубок Страно занимается уже более десяти лет. В 2010 году он продемонстрировал, что углеродные нанотрубки могут генерировать «волны термоЭДС». Этот эффект возникает, когда углеродная нанотрубка покрыта слоем горючего вещества, которое перемещает тепловые импульсы по трубке, создавая электрический ток. Исследование привело к дальнейшим достижениям, показав, например, что когда часть нанотрубки покрыта тефлоноподобным полимером, электроны могут перетекать из покрытой части трубки в непокрытую. Этот эффект приводит к возникновению электрического тока. Если частицы погружены в растворитель, которому нужны электроны, они вытягиваются.

Для практического использования открытия исследователи измельчили углеродные нанотрубки, а затем сформировали из них тонкую пластинчатую структуру. Затем они покрыли одну сторону листа полимером, похожим на тефлон. После чего из листа были вырезаны мелкие частицы размером 250 мкм на 250 мкм. Частицы погружались в органический растворитель, прилипающий к их непокрытой поверхности, который начинал вытягивать из частиц электроны, не требуя использования внешних проводов для поддержания электрохимической реакции.

Каждая такая частица генерирует около 0.7 вольт электричества. Для дальнейших исследований ученые в небольшой пробирке сформировали массивы из сотен частиц. Получившийся реактор с «уплотненным слоем» генерировал достаточно энергии для протекания химической реакции окисления спирта. Эта реакция превращает спирт в альдегид или кетон. Обычно такая реакция требует использования электрохимических процессов и большого количества внешней энергии.

Страно надеется, что в будущем этот способ получения энергии можно будет использовать для создания полимеров, в качестве исходного материала для которых будет использоваться только углекислый газ. Он уже создал полимеры, способные регенерироваться, используя в качестве строительного материала углекислый газ в процессе, основанном на солнечной энергии.

В более долгосрочной перспективе этот подход сможет также использоваться для питания микро- или наноразмерных роботов. Лаборатория Страно уже приступила к созданию подобных роботов, которых однажды можно будет использовать в качестве диагностических или экологических датчиков, использующих только энергию, собранную из окружающей среды.

Исследование финансировалось Министерством энергетики США и начальным грантом MIT Energy Initiative.