Nový způsob získávání elektřiny?

Vědci stále hledají nové způsoby a metody, jak získat potřebnou elektřinu, na níž je moderní svět závislý. A poptávka stále stoupá. Potřebujeme nahradit desítky let staré metody výroby elektřiny, které většinou spalují fosilní paliva a produkují oxid uhličitý. Jednou z možností může být využití uhlíkových nanotrubiček. Potahované uhlíkové nanotrubice vyrobené z jednotlivých atomů by v budoucnu mohly pohánět vše od mobilních telefonů po hybridní elektrická vozidla. Nový jev už deset let studuje vědecký týma předpokládá, že energie na bázi nanotrubiček bude spotřebitelům k dispozici v příštích pěti letech.

Uhlíkové nanotrubice jsou tenké vrstvy uhlíku ve tvaru včelích voštin srolované do titěrných válečků, každý s průměrem asi miliardtiny metru. Když uhlík, jeden z nejhojnějších prvků na Zemi, srolujete do trubičky, vykazuje některé mimořádné vlastnosti, jako je např. vysoké vedení tepla. Právě to vědecký tým využil ve své studii. 

Uhlíková petarda 

Vědci pokryli nanotrubičky palivem, jako je benzín nebo ethanol, a na jednom konci aplikovali teplo laserovým paprskem nebo vysokonapěťovou jiskrou. Výsledkem byla rychle se pohybující tepelná vlna, která se pohybuje jako domino padající v řadě podél nanotrubice, řekl člen studijního týmu Michael Strano, chemický inženýr na Massachusetts Institute of Technology (MIT). V povlaku trubičky vzniká teplota až 3 000 K. Kruh tepla běží po délce trubičky 10 000 krát rychleji, než by bylo normální šíření této chemické reakce. Neobvyklým jevem je, že spolu s tepelnou vlnou uvnitř trubice cestují také elektrony. 

Elektrony pohybující se jedním směrem – hle, už tu máme elektřinu! 

„Tepelná vlna vytlačuje elektrony z nanotrubiček jako zubní pastu z tuby,“ vysvětluje Strano. Podobné jevy se matematicky studují více než 100 let, ale pokusy v MIT ukázaly, že takové vlny by mohly být vedeny nanotrubicí nebo nanovláknem a že by mohly produkovat elektrický proud. Strano vysvětluje: „Děje se tu ještě něco jiného. Říkáme tomu elektronové strhávání (entrainment), protože část proudu se zvětšuje s rychlostí vln.“ Potvrzuje, že tepelné vlny se chovají jako oceánské vlny. Pozorovali jsme, že když vlny cestují oceánem, nesou na svém povrchu plovoucí předměty. Strano si myslí, že tato vlastnost (strhávání elektronů) je zodpovědná za vysoký výkon systému. Jedním z možných použití nového objevu by mohlo být napájení nových druhů ultra malých elektronických zařízení se senzory. Mohla by to být také součást léčebných zařízení vstříknutých přímo do těla. 

Ray Baughman, ředitel Nanotech Institute na Texaské univerzitě v Dallasu, k projektu uvádí: „Začal zásadní počáteční myšlenkou, kterou by někteří mohli považovat za šílenou, a poskytl vzrušující experimentální výsledky, objev nových jevů, hluboké teoretické porozumění a vyhlídky na aplikace“. Protože odhalil dříve neznámý jev, může podle něj otevřít „novou vzrušující oblast výzkumu“.

Experimentální zařízení vybudované v laboratoři MIT vyprodukovalo 10krát více energie než lithium-iontová baterie stejné hmotnosti. „Na tepelných a elektronových vlnách je zajímavé to, že jsme dosud neprovedli žádné inženýrské vylepšení, a už jsou desetkrát výkonnější než lithium-iontová baterie,“ řekl Strano. „Možná z nich dokážeme vyrobit malinké zdroje energie.“ 

Výměna baterie mobilního telefonu

Nanotrubice potažené palivem by mohly nahradit baterie pro mobilní telefony a další zařízení. Strano si představuje zařízení s tlačítkem, které byste stiskli, abyste vytvořili teplo z tření a spustili reakci generující elektřinu uvnitř mikroskopických trubic. Tato napájecí zařízení by mohla být desetkrát menší než dnešní baterie mobilních telefonů, ale se stejným množstvím energie. Na rozdíl od dnešních baterií by navíc ty z uhlíkových nanotrubiček neobsahovaly žádné toxické kovy. „S určitým vylepšením by uhlíkové nanotrubičky v budoucnu mohly pohánět i auto“, řekl Strano. Ale namísto přímého pokrytí uhlíkových trubiček palivem by mohlo být kapalné palivo uloženo v benzinové nádrži automobilu a v případě potřeby by se vstřikovalo do nanotrubičkové baterie.

Strano si je jistý, že objev jeho týmu může být během několika let přenesen do komerčních baterií. „Musíme ještě překonatspoustu technických drobností, abychom z tohoto experimentálního zařízení udělali komerční,“ říká, „ale nic  není tak obtížné jako udělat první původní objev.“