Bug Online

Znanost i tehnologija

Električna struja iz vode

Uređaj o kojem pišem je i Kolumbovo jaje, jer ne vidim baš nikakva razloga zašto se ne bi mogao napraviti u prošlom, ako ne i u pretprošlom stoljeću. Sloj ugljika na staklenoj pločici nije drugo do crna boja za tiskarske strojeve i tonere ili pak neka njezina kemijski bolje definirana inačica, ugljikove nanocjevčice, čađa dobivena iz plamena acetilena, toluena, pentanola, običnog alkohola (etanola)  ili obične svijeće. Bitno je da se u sloju nanesenom na površini stakla nalaze nanočestice ugljika sa što većom površinom. Tipično: sloj debljine  0.070 mm sastoji se od čestica promjera 20 nm, specifične površine 167 kvadratnih metara po gramu. Dakle, ništa posebno. Pa ipak, ta kombinacija vode i ugljika proizvodi električnu struju. 


Energija se ne može dobiti ni iz čega. Ne može se dobiti ni iz vode naprosto zato što voda nastaje sagorijevanjem vodika, pa bi dobivati energiju iz vode bilo isto kao i dobiti vatru iz pepela. No voda ima jedno drugo važno svojstvo. Ona isparava. Za isparavanje se troši energija, i to vrlo velika energija. Njezina specifična latentna toplina isparavanja, dakle toplina potrebna za pretvaranje vode u paru iznosi 2260  kJ/kg, drugim riječima za isparavanje litre vode treba utrošiti pet puta više topline nego za njezino zagrijavanje od ledišta do vrelišta, od 0 do 100 oC. Upravo se tom pojavom na svojstven način služi novi izvor električne energije.  Njegovo je djelovanje opisala skupina kineskih znanstvenika u siječanjskom broju časopisa Nature Nanotechnology. Naslov članka govori sam za sebe: Water-evaporation-induced electricity with nanostructured carbon materials (Elektricitet induciran isparavanjem vode nanostrukturiranim ugljikovim materijalima). Njihov uređaj pretvara toplinu u električnu energiju. Posredstvom vode, naravno.


Da je „elektricitet induciran“ isparavanjem vode, a ne nečim drugim, vidjelo se već jednostavnim pokusom. Naime, kada su čašu u kojoj se nalazila „baterija“ zatvorili, proizvodnja električne energije je prestala, dok ju je  strujanje suhog zraka povećala. Brojevi? Kada se voda na centimetar širokoj pločici dignula, kapilarnom elevacijom, za dva centimetra postignut je napon od 1 V uz jakost struje 150 nA. I to na  sobnoj temperaturi (24 oC)  i uobičajenoj relativnoj vlažnosti zraka (60 %). Kada se uspostavio napon, uređaj je osam dana – koliko je trajao pokus - davao stabilnu struju.


Iako je riječ o malim jakostima, znanstvenici su uspjeli serijski povezujući četiri baterije dobiti struju napona 4,8 V uz jakost 0,1 μA i njome održavati sliku na LCD-u. No dok se tako otvara područje primjene, teorija za njom dobrano zaostaje. Znanstvenici nisu naime još na čistu kako nastaje električna struja u njihovom uređaju.
Najjednostavnije je objašnjenje kako je riječ o elektrokinetičkim pojavama, konkretno o elektroosmozi. Naime, već se odavno zna da se stvara električno polje kada otopine elektolita struje kroz pore i kapilare. Kako je ovdje zapravo riječ o strujanju vode, koje je prouzročilo njezino isparavanje, pojava bi se mogla upravo tako protumačiti – da nije jednog velikog ali. Pokusi nisu rađeni s otopinama soli, nego s najčišćom, destiliranom vodom. Štoviše, kada su znanstvenici ponovili pokus s otopinom soli, NaCl, napon nije rastao nego se smanjivao s njezinom koncentracijom. Možda u procesu sudjeluju vodikovi, H+, i hidroksidni ioni, OH-, kojih ima u vodi, no njihova je koncentracija isuviše mala da bi mogla prouzročiti takvo djelovanje. U znanstvenome su radu navedena još četiri moguća uzroka, imenima kojih ne želim opterećivati čitatelja, no oni ništa bolje ne odgovaraju na pitanje zašto vlažna začađena staklena pločica proizvodi električnu struju.


„Nije važno je li mačka crna ili bijela, važno je da lovi miševe“, reći će čitatelj. Nažalost, od te je narodne poslovice u znanosti slaba vajda. Jer unatoč tome što su strujom „evaporacijskih baterija“ kineski znanstvenici uspjeli napajati LCD, njihova je snaga jako mala - tek 50 nW po kvadratnom centimetru. To znači da kvadratni metar takve baterije može dati jedva 0,5 mW, dakle deset do sto tisuća puta manje od fotonaponskih ploča. Tek kada se do kraja istraži kako i zašto voda proizvodi elektricitet na ugljikovim pločicama moći će se napraviti boji i efikasniji uređaji. Gdje su granice? Tko zna…


Dr. Nenad Raos, po struci kemičar,  znanstveni je savjetnik u trajnome zvanju na zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada. Intenzivno se bavi popularizacijom znanosti: autor je 13 znanstveno-popularnih knjiga, 7 izložbi u zagrebačkom Tehničkom muzeju te mnogo stotina članaka po časopisima.  Dobitnik je Nagrade za znanstveni rad u području prirodnih znanosti HAZU-a (1996.) i Državne godišnje nagrade za promidžbu i popularizaciju znanosti (2003.).

 
dodaj komentar

zadnji komentari na forumu (21)

bnaci pon 20.2.2017 11:26

Re: Električna struja iz vode

Ma tko cita vase kilometarske postove haha...

danen sub 18.2.2017 07:55

Električna struja iz vode

Može svašta biti. Naime treba znati da su molekule vode dipoli i da one izgrađuju složene strukture. Pri isparavanju te inerakcijama s površinom (ugljika, stakla...) te se strukutre razgrađjuju i pregrađuju. Hipoteza ima dosta, no treba ih dokazati. A što se tiče Galvanija njegovo tumačenje elektric...

UniqueBug sub 18.2.2017 04:38

Električna struja iz vode

Da li u pojavi ima utjecaja činjenica kako je molekula vode polarna? Možda ionizacijom molekule lakše prijeđu u plinovito stanje, pa naknadno vrate elektron oslobođen na pločici....

Visak pet 17.2.2017 21:03

Električna struja iz vode

Za početak je bitno da je uočeno. Ni Galvani nije odmah znao što je po srijedi, ni kako to upotrijebiti....

danen pet 17.2.2017 11:11

Električna struja iz vode

Entropija, naravno, raste. Ona proizlazi iz one otpadne topline koja se troši na isparavanje vode. No da bi se napravio dobar termodinamički model takvog uređaja trebalo bi se dobro namučiti, jer ima mnogo pojava koje treba uzimati u obzir: 1. toplinski kapacitet zraka pri stalnom tlaku i stalnom vo...

Na prvi pogled čini se kao čarolija, perpetuum mobile: začađena staklena pločica dopola uronjena u vodu proizvodi struju! To dokazuju za nju zaljepljene elektrode: jedna ispod, druga iznad vode.

sri 15.2.2017

Nizozemska općina testira semafore za nepažljive korisnike smartphonea

Nizozemska općina Bodegraven-Reeuwijk pokrenula je program testiranja novih semafora namijenjenih nepažljivim osobama koje zureći u svoje mobilne uređaje zanemaruju zbivanja oko sebe 23:48

Algebrin natječaj za mlade menadžere za školarinu od 17.500 eura

Visoko učilište Algebra je u potrazi za mladim business talentima, a jednom će sponzorirati dvogodišnji IgBS e-Leadership MBA program 23:08

Canon predstavio dva nova EOS-a: 77D i 800D

Canon je predstavio svoja dva nova fotoaparata iz linije EOS – EOS 77D za napredne i EOS 800D za početnike u svijetu DSLR-a 22:47

Facebook uvodi i zvuk na "autoplay" video zapise

Pregledavanje Facebooka u javnosti uskoro bi moglo postati još napornije ljudima oko vas, jer se sprema još jedna promjena 20:08

[VIDEO] Nastavljamo s platformerima, na red je došao Splasher

Izgleda kako su ovog mjeseca na Steamu, osim standardnih free-to-play, anime i Early Access naslova, platformeri dosta popularni, a među njima je i Splasher 19:07

Električna struja iz vode

Na prvi pogled čini se kao čarolija, perpetuum mobile: začađena staklena pločica dopola uronjena u vodu proizvodi struju! To dokazuju za nju zaljepljene elektrode: jedna ispod, druga iznad vode. 18:54

3D pisač sa zakretnom radnom površinom

Dvojica studenata iz Zuricha izradili su 3D pisač koji može izrađivati još zahtjevnije predmete, i to bez ispisivanja potporne strukture 18:05

LG G6 će imati neizmjenjivu bateriju od 3200 mAh

Prema novim informacijama koje stižu iz Južne Koreje, novi LG-jev flagship pametni telefon će imati neizmjenjivu bateriju od 3200 mAh te će biti otporan na utjecaje vode i prašine 16:32

Nokia 3 stiže sa Snapdragon 425 čipom

Tvrtka HMD Global u Barceloni će predstaviti i entry-level pametni telefon Nokia 3, sa Snapdragon 425 čipom, 720p zaslonom i Android 7.0 Nougatom 15:36

Sonyjev Pikachu

Sony bi na MWC 2017 trebao predstaviti oko pet novih Xperia, jedna od njih bi mogla biti i ona kodnog naziva „Pikachu“ čije je specifikacije zabilježio GFXBench 15:27

Humble Software Bundle for PC Lovers

Devet programa za održavanje računala i mjerenje performansi inače košta 333 dolara, a mogu biti vaši za samo 12 dolara 14:18

Razer Blade upgrejdan na Kaby Lake

Razer je svoje gamersko prijenosno računalo – Razer Blade upgrejdao na Intelove procesore sedme generacije – Kaby Lake 12:58

PewDiePie dobio nogu i od YouTubea

Googleov servis raskinuo je suradnju s najplaćenijim Youtuberom današnjice i uklonio ga iz svoje Red usluge 11:16

Jedan od budućih iPhonea mogao bi imati čitač otiska prsta u zaslonu

Appleu je ovih dana odobren patent za novu generaciju čitača otiska prsta kojim se čitač smješta unutar zaslona čime će i „Home“ tipka konačno otići u povijest 09:38

Poznati detalji o tri nova Qualcommova čipa srednje kategorije

Na Internetu su se pojavile informacije o tri nova Qualcommova čipa srednje kategorije, riječ je o čipu Snapdragon 660 i čipovima Snapdragon 630 te Snapdragon 635 07:00

HTC-u raste prodaja, gubici nešto manji

HTC je objavio financijske podatke za četvrti kvartal prošle godine, operativni gubitak nešto je manji u odnosu na isto razdoblje, prihodi bilježe pad, no zabilježena je dobra prodaja uređaja 05:42

tjedni pregled

znanost i tehnologija

komentari dana

najčitanije

najkomentiranije na forumu