Niezwykły "reaktor" z nanorurek węglowych
Niewielkie nanorurki węglowe, które mogą generować energię po prostu poprzez podskakiwanie w specjalnej cieczy, mogą pewnego dnia stać się przełomowym źródłem energii dla mikrorobotyki lub nawet mniejszych urządzeń. Podejście to może również zapewnić nowe i o wiele bardziej wydajne źródło energii elektrycznej dla elektrochemii.
Nanorurki węglowe są maleńkimi, pustymi w środku rurkami, które są utworzone z ciasnej siatki atomów węgla. Wykorzystuje się je do produkcji energii słonecznej, bardziej wydajnych chipów komputerowych czy elastycznych baterii. Zespół z MIT zwrócił uwagę na właściwości elektryczne samych rurek.
Naukowcy odkryli, że częściowe pokrycie nanorurek węglowych teflonopodobnym polimerem spowoduje asymetrię w przepływie elektronów - od powleczonej do niepowleczonej części rurki. Faktyczne usunięcie tego przepływu elektronów wymaga zanurzenia nanorurek w rozpuszczalniku, który je usuwa.
- Technologia ta jest intrygująca, ponieważ wystarczy przepuścić rozpuszczalnik przez skupisko tych cząstek. To pozwala na elektrochemię, ale bez przewodów - wyjaśnił prof. Michael Strano, inżynier z MIT i kierownik projektu.
Do maleńkich elektrowni jest nam jeszcze daleko. Aby dowieść słuszności koncepcji, naukowcy rozdrobnili nanorurki węglowe w taki sposób, aby można je było uformować w pojedynczy arkusz: jedna jego strona została pokryta polimerem. Małe kawałki - 250 mikronów na 250 mikronów - zostały następnie wycięte i zanurzone w rozpuszczalniku organicznym.
- Rozpuszczalnik zabiera elektrony, a system próbuje się zrównoważyć, przemieszczając elektrony. Wewnątrz nie ma żadnej skomplikowanej baterii. To tylko cząsteczka, którą wkładasz do rozpuszczalnika i zaczyna ona generować pole elektryczne - dodał prof. Strano.
Każda cząsteczka generuje około 0,7 wolta, ale zaletą jest skala. Połączenie setek cząstek w małej probówce tworzy tak zwany reaktor "packed bed". Okazało się, że jest on w stanie wygenerować wystarczającą ilość energii dla procesu elektrochemicznego znanego jako utlenianie alkoholu - przekształcanie alkoholu w aldehyd lub keton - który zazwyczaj nie byłby przeprowadzany w ten sposób ze względu na zewnętrzne zapotrzebowanie na energię.
Przyszłe zastosowania reaktorów mogą obejmować więcej takich elektrochemicznych źródeł energii, a także potencjalne wykorzystanie wychwyconego dwutlenku węgla z otoczenia do stworzenia ważnej powłoki polimerowej. Laboratorium Strano zademonstrowało wcześniej, jak druty z nanorurek węglowych mogą generować energię elektryczną, gdy są stopniowo podgrzewane.
Naukowcy sugerują, że idea malutkiego generatora ma znacznie szersze potencjalne zastosowania. Jedną z możliwości jest robotyka w skali mikro, a nawet nano, gdzie energia pochodząca ze środowiska, w którym działają, wystarcza do ich funkcjonowania.
