С воздуха электричество: Электричество из воздуха своими руками: схемы

Содержание

Электричество из воздуха своими руками: схемы

Много лет ученые ищут идеальный альтернативный источник электроэнергии, который позволил бы добывать ток из возобновляемых ресурсов. О том, как получить статическое электричество из воздуха, задумывался еще Тесла в 19 веке, и сейчас ученые пришли к выводу, что да, это вполне реально.

Виды добычи

Альтернативное электричество может добываться из воздуха двумя способами:

Ветрогенераторами;
За счет полей, пронизывающих атмосферу.

Как известно, электрический потенциал имеет свойство накапливаться в течение определенного времени. Сейчас атмосфера изнизана различными волнами, производящимися электрическими установками, приборами, естественным полем Земли. Это позволяет говорить о том, что электричество из атмосферного воздуха можно добыть своими руками, даже не имея никаких специальных приспособлений и схем, но про особенности токопроизводства по этому варианты мы расскажем ниже.

Фото – грозовая батарея

Ветрогенераторы – это давно известные источники альтернативной энергии. Они работаю за счет преобразования силы ветра в ток. Ветряной генератор – это устройство, способное работать продолжительное время и накапливать энергию ветра. Данный вариант широко используется в различных странах: Нидерландах, России, США. Но, одной ветряной установкой можно обеспечить ограниченное количество электрических приборов, поэтому для питания городов или заводов устанавливаются целые поля ветроустановок. В использовании этого способа есть как достоинства, так и недостатки. В частности, ветер – это непостоянная величина, поэтому нельзя предугадать уровень напряжения и накопления электричества. При этом, это возобновляемый источник, работа которого совершенно не вредит окружающей среде.

Фото – ветряки

Видео: создание электричества из воздуха

Как добыть энергию из воздуха

Простейшая принципиальная схема не включает в себя никаких дополнительных накопительных устройств и преобразователей. По сути, требуется только металлическая антенна и земля. Между этими проводниками устанавливается электрический потенциал. Он со временем накапливается, поэтому это непостоянная величина и рассчитать его силу практически невозможно. Такое, вырабатывающее ток, устройство работает по принципу молнии – через определенный промежуток времени происходит разряд тока (когда потенциал достиг своего максимума). Таким образом, можно извлечь из земли и воздуха достаточно большое количество полезной электроэнергии, которой будет достаточно для работы электрической установки. Её конструкция подробно описывается в труде: «Секреты свободной энергии холодного электричества».

Фото – схема

Схема имеет свои достоинства:

Простота в реализации. Опыт можно с легкостью повторить в домашних условиях;
Доступность. Не нужно никаких приспособлений, самая обычная пластина из токопроводящего металла подойдет для реализации проекта.

Недостатки:

Реализация схемы очень опасна. Нельзя рассчитать даже примерное количество ампер, не говоря уже про силу токового импульса;
При работе образовывается своеобразный открытый контур заземления, к которому притягиваются молнии. Это является одной из самых главных причин, почему проект не «пошел в массы» – он опасен для жизни и производства. Удар молнии подчас достигает 2000 Вольт.

С этой точки зрения, свободное электричество, добытое при помощи ветрогенераторов более безопасно. Но тем ни менее, сейчас можно даже купить такой прибор (к примеру, ионизатор-люстра Чижевского).

Фото – люстра Чижевского

Но есть еще один вариант рабочей схемы – это генератор TPU электричества из воздуха от Стивена Марка. Это устройство позволяет получить определенное количество электроэнергии для питания различных потребителей, причем, делает он это без какой-либо подпитки из вне. Технология запатентована и многие ученые уже повторили опыт Стивена Марка, но из-за некоторых особенностей схемы она еще не пущена в обиход.

Принцип работы прост: в кольце генератора создается резонанс токов и магнитные вихри, они способствуют появлению в металлических отводах токовых ударов. Рассмотрим наглядно, как сделать тороидальный генератор, чтобы добыть электричество из воздуха:

Вам понадобится основание (это может быть кусок фанеры в форме кольца, отрезок резины, полиуретана и т. д.), две коллекторные катушки (внутренняя и внешняя) и катушки управления. Индивидуальный чертеж может иметь другие размеры, но в основании берется кольцо с наружным диаметром 230 мм, внутренним 180 мм, шириной 25 мм и толщиной 5 мм. Вырежьте из основания кольцо этого размера;
Фото – основание
Теперь нужно намотать внутреннюю коллекторную катушку. Намотка трехвитковая, производится многожильным проводом из меди. Специалистами заявляется, что и одного витка намотки будет достаточно для запитки лампочки и проведения эксперимента;
Управляющих катушек – четыре штуки, каждая из них должна находиться под прямым углом, в противном случае, будут создаваться помехи магнитному полю. Намотка плоская, зазор между отдельными витками (катушками) примерно 15 мм, но это зависит от особенностей выбранного материала;
Фото – четыре катушки
Для намотки управляющих катушек могут использоваться медные одножильные провода, на описываемый размер рекомендуется делать 21 виток;
Для установки последней катушки используется медный провод с изоляцией. Он наматывается по всей площади основания.
Фото – конечная обмотка

На этом конструирование можно считать завершенным. Теперь нужно соединить выводы. Предварительно нужно между выводами обратной земли и земли установить конденсатор на 10 микрофарад. Для запитки схемы используются скоростные транзисторы и мультивибраторы. Они подбираются опытным путем, т. к. их характеристики зависят от размера основания, видов провода и некоторых других особенностей конструкции. Для управления схемой можно использовать стандартная кнопка питания (ВКЛ – ВЫКЛ). Для более подробной информации рекомендуем просмотреть видео по генератору Стивена Марка в Xvid или TVrip-качестве.

Не менее нашумевшим открытием стал генератор Капанадзе. Этот бестопливный источник энергии был презентован в Грузии, сейчас он тестируется. Генератор позволяет добывать электричество из воздуха без использования сторонних ресурсов.

Фото – предположительная схема генератора Капанадзе

В основе его работы лежит катушка Теслы, которая расположена в специальном корпусе, накапливающем электроэнергию. В свободном доступе есть видео с конференции и опыты, но нет никаких документов, реально подтверждающих существование этого изобретения. Схема не разглашается.

Добываем электричество из воздуха в промышленных масштабах

Прошли новогодние праздники, отгорели гирляндами елки и пришли счета за электричество. Обогрев на основе электроконвекторов не перестает меня радовать общей стоимостью системы отопления загородного дома, но мысль о бесплатных киловатт-часах становится навязчивой. Поделюсь еще одной находкой из области очевидного и невероятного.

В этот раз электричество будем добывать непосредственно из воздуха. Про электростатические разряды все знают – если погладить пушистую кошку, а потом этой же рукой взяться за металлическую дверную ручку, то ударит током. Более интересный вариант – сняв шерстяной свитер, помыть руки водой из водопроводного крана. Она, оказывается, тоже бьется статическими разрядами! Но мы сегодня не об этом. Давайте упрощенно представим, как выглядит наша планета: твердая сфера – мы здесь, атмосфера – здесь летают птицы, ионосфера – здесь летают заряженные частицы.

Верхние слои атмосферы называют ионосферой не просто так – в ней очень много положительно заряженных частиц – ионов. Считается, что сама планета, в свою очередь, заряжена отрицательно. Отсюда и «заземление» — подключение отрицательного полюса в полярной электрической схеме к «земле».

Курс

Recruitment

Станьте професіональним IT-рекрутером та заробляйте $1800 вже через два роки

РЕЄСТРУЙТЕСЯ!

Теперь, если представить нашу планету в виде сферического конденсатора (~~в вакууме)~~, то получится, что он состоит из двух обкладок – положительно заряженной ионосферы и отрицательно заряженной поверхности земли. Атмосфера играет роль изолятора. Через атмосферу постоянно протекают ионные и конвективные токи утечки этого «конденсатора». Но, несмотря на это, разность потенциалов между «обкладками» не уменьшается. Мы по прежнему наблюдаем молнии, полярные сияния, да и ионов меньше не становится.

Это значит, что существует некий генератор, который постоянно подзаряжает эту систему. Таким генератором является магнитное поле Земли, которое вращается вместе с нашей планетой, и солнечный ветер, ионизирующий верхние слои атмосферы. Если каким-либо способом подключить к этому генератору полезную нагрузку, мы получим практически вечный и бесплатный источник электроэнергии.

Разность потенциалов атмосферы и земной поверхности может достигать от сотен до сотен тысяч вольт на разных высотах и в разное время года. Принципиальная схема «электростанции» в таком случае предельно проста: строим высокий столб-проводник (или поднимаем кабель аэростатом), хорошенько его заземляем и разрезаем у основания на нужной нам высоте. Верхняя часть столба будет иметь положительный заряд, нижняя- отрицательный. При помощи трансформаторов снижаем напряжение до нужных нам величин, попутно увеличив силу тока…и вроде как бы все. Включаем полезную нагрузку и радуемся.

Но в этой простоте и кроется вся хитрость. Проблема 1: высота проводника. Считается, что напряженность электрического поля планеты наиболее сильна у поверхности, т.е. на высоте 100-150 м. Выше строить сложно, хотя всегда есть аэростаты…Проблема 2, она же главная: чтобы по нашему проводнику пошел ток, т.е. движение электронов от отрицательного полюса к положительному, этот самый положительный полюс там должен быть. А если мы просто построим заземленный металлический столб, то электрическое поле в лице атмосферы его обойдет, «приняв» за новую точку поверхности земли. Таким образом, электроны, которые должны были бы двигаться снизу, от заземленной поверхности по проводнику вверх, к положительно заряженным ионам в атмосфере, этого делать не будут потому, что не смогут покинуть верхнюю часть проводника. Они останутся «запертыми» в нем, чем и обеспечится нейтральный заряд всей системы.

Грубо говоря, с металла (проводника) через воздух и в воздух ток просто так не проходит. Если совсем заумно, то есть такие штуки, как векторы напряженности электрического поля. Векторы напряженности поля проводника направлены вверх, а векторы напряженности эл. поля атмосферы направлены вниз. Они встречаются в верхней точке проводника и складываясь, компенсируют друг друга. Общий заряд системы нейтрален, однако на кончике проводника сконцентрирована наибольшая напряженность электрического поля.

Электроны не могут покинуть верхнюю точку проводника сами по себе, у них недостаточно энергии для того, чтобы покинуть проводник. Эта энергия называется работой выхода электрона из проводника и для большинства металлов она составляет менее 5 электронвольт, но даже ее пока взять неоткуда. А если помочь электронам покинуть проводник? Тогда все заработает – электроны будут подниматься вверх, захватываться электрическим полем и по проводнику пойдет ток. Нужно только постоянно помогать им в этом процессе. Весь фокус в устройстве, которое бы освобождало электроны из проводника в атмосферу и делало это постоянно.

Нам, получается, нужен трансформатор — проводник электронов в атмосферу. И такое чудо есть – катушки Тесла. Если избыточные электроны направлять в атмосферу при помощи коронных разрядов, или плазменной дуги или еще чего-то такого же плазменного, электроны будут покидать поверхность проводника и переходить в атмосферу по воздуху, еще как.

p align=»center»>

Совсем упрощенно – коронным разрядом на верхушке нашего столба мы соединим обкладки «кондесатора», плазменная дуга – тот самый проводник, которым можно соединить отрицательно заряженный металл заземленного проводника с положительно заряженной атмосферой…живой пример – молния, ударившая в громоотвод.

Электростанции-столбы с генераторами тесла на верхушках, уходящие на сотни метров в высоту – выглядит футуристично, технократично и канонично! Мне эта картинка так нравится, что я не буду портить ее расчетами и формулами. Любопытные все найдут сами. И на всякий случай – первооткрывателем стать не получится, технологию недавно запатентовали.

Технологии

Это новое устройство, кажется, извлекает электричество из воздуха

Междисциплинарная группа ученых из Массачусетского университета в Амхерсте использовала обычные бактерии, чтобы создавать удивительно сильные электрические токи — практически из воздуха.

«Влага на самом деле содержит определенное количество электрического заряда», — говорит автор исследования Джун Яо, профессор электротехники. Он и его коллеги полагались на этот факт, чтобы создать устройство, которое притягивает окружающие пары для производства электричества. Они называют это «Air-gen».

Их результаты, опубликованные в пятницу в журнале Nature , могут представлять собой первые шаги к методу производства энергии, гораздо более экологически безопасному, чем традиционные батареи, более стабильному, чем энергия ветра, и более эффективному с точки зрения пространства, чем солнечные элементы. Но предстоит еще много работы, прежде чем мы туда доберемся.

Проект начался два года назад, когда аспирант электротехники Сяомэн Лю, работающий в лаборатории Яо, обнаружил, что прототип, над которым он работал, начал делать что-то неожиданное. Даже когда он не пропускал электрический ток в устройство, он мог обнаружить выходную мощность. «Сначала мы были очень озадачены, — говорит Яо.

Устройство было изготовлено из «нанопроволок» белка, продуцируемого бактерией Geobacter Sulfreducens . Его проводящие свойства были предметом многолетних исследований другой лаборатории Амхерста, лаборатории микробиолога Дерека Ловли, и проект был результатом сотрудничества двух групп.

После испытаний и времени они обнаружили, что это первоначальное открытие не было случайностью: все белковые нанопроволоки могли делать одно и то же, производя предсказуемое количество электричества в правильных условиях. Конфигурация, на которую они приземлились, представляла собой тонкую пленку нанопроволок, зажатую между двумя электродами. Верхний электрод подвергает часть пленки воздействию воздуха и его влаги.

Химические свойства нанопроволок привлекательны для влаги воздуха, говорит Яо. Разница в количестве воды в пленке — больше воды у поверхности и меньше воды глубже внутри — создает разницу в количестве электрического заряда в разных точках пленки.

Яо и его коллеги сообщают, что их крошечное устройство в настоящее время может производить 0,5 вольта электричества (каламбур). Они также подключили пять устройств, создав между ними 2,5 вольта. Хотя исследователи говорят, что устройство лучше всего работает при относительной влажности от 40 до 50 процентов (для идеального комфорта в вашем доме должно быть от 30 до 50 процентов), оно по-прежнему выдает обнаруживаемые напряжения в диапазоне от 20 до 100 процентов относительной влажности.

«Люди имеют долгую историю использования воды для производства электроэнергии», — пишет Яо в комментарии, опубликованном вместе с газетой. Вы можете думать об этом устройстве как о внуке плотины в том смысле, что оно опирается на основное свойство воды — ее способность перемещаться из одного места в другое — для производства энергии.

Подобно этой новой технологии, плотины получают электроэнергию из градиента воды. Жидкость движется из места многоводья (водоем) в место меньше воды (река). По пути он толкает турбины, которые производят электричество. В случае белковых нанопроволок электричество поступает не от турбины, а непосредственно от «градиента влажности». Это как если бы плотина могла вытягивать воду из воздуха, прежде чем протолкнуть ее через турбины. Электроды способны передавать это электричество.

Но остается много вопросов. Первый, с точки зрения Яо: можно ли масштабировать небольшой генератор, который они разработали, для производства значительного количества электроэнергии? Это означало бы изучение инженерных проблем, возникающих при объединении большого количества этих крошечных устройств, и поиск возможности создания значительного количества напряжения в более крупном устройстве. Проведение этого исследования потребует большего финансирования, над получением которого команда работает.

Затем возникает вопрос о создании достаточного количества белковых нанопроволок. Бактерии, которые их производят, трудно выращивать в больших количествах и генетически манипулировать, сообщают Ловли и другие коллеги в статье, которая в настоящее время доступна в виде препринта, но проходит рецензирование. Сообщается, что они использовали легко культивируемые бактерии, E. coli , чтобы вместо этого вырастить белковые нанопроволоки, и сказать, что результаты были такими же проводящими, как и результаты, полученные с G. Sulfurereducenst .

Человечеству не составит труда найти применение электричеству, работающему по воздуху, но нам еще многое предстоит узнать, прежде чем мы сможем догадаться, насколько полезным на практике может быть Air-gen. И маловероятно, что какая-то одна технология когда-либо будет производить всю нашу энергию, как бы волшебно это ни звучало на бумаге. Но за любыми исследованиями, которые могут дать новый возобновляемый источник энергии, стоит следить.

«Я думаю, что это очень интересная работа», — говорит Сюйдун Ван, инженер из Висконсинского университета в Мэдисоне, который работает с другими видами неорганических нанопроводов для сбора энергии. «Всегда интересно наблюдать за появлением новых материалов и новых концепций, обеспечивающих решения в области возобновляемых источников энергии».

Гибкое сверхтонкое устройство вырабатывает электричество из влаги воздуха

Исследователи создали самозаряжающееся сверхтонкое устройство, вырабатывающее электричество из влаги воздуха.

Представьте себе, что вы можете генерировать электричество, используя влагу из окружающего вас воздуха с помощью таких предметов повседневного обихода, как морская соль и кусок ткани, или даже питать бытовую электронику с помощью нетоксичной батареи толщиной с бумагу.

Исследователи разработали новое устройство для выработки электроэнергии с использованием влаги (МЭГ), состоящее из тонкого слоя ткани толщиной около 0,3 миллиметра (около 0,0118 дюйма), морской соли, углеродных чернил и специального водопоглощающего геля.

Концепция устройств МЭГ основана на способности различных материалов генерировать электричество при взаимодействии с влагой воздуха. Эта область вызывает растущий интерес из-за ее потенциала для широкого спектра реальных приложений, включая устройства с автономным питанием, такие как носимая электроника, такая как мониторы здоровья, электронные датчики кожи и устройства хранения информации.

Ключевые проблемы современных технологий МЭГ включают насыщение устройства водой при воздействии влажности окружающей среды и неудовлетворительные электрические характеристики. Таким образом, электричества, вырабатываемого обычными устройствами МЭГ, недостаточно для питания электрических устройств, а также оно не является устойчивым.

Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа под руководством Тан Сви Чинга, доцента кафедры материаловедения и инженерии Колледжа дизайна и инженерии (CDE) Национального университета Сингапура, разработала новое устройство МЭГ, содержащее две области разных свойства постоянно поддерживать разницу в содержании воды в разных регионах для выработки электроэнергии и обеспечения выработки электроэнергии в течение сотен часов.

Статья о работе опубликована в журнале Advanced Materials .

Новое устройство для выработки электроэнергии, работающее от влаги, использует разницу в содержании влаги во влажных и сухих участках ткани с углеродным покрытием для создания электрического тока. Морская соль используется в качестве поглотителя влаги для влажной области.

Устройство МЭГ исследователей состоит из тонкого слоя ткани, покрытого углеродными наночастицами. В своем исследовании команда использовала имеющуюся в продаже ткань из древесной массы и полиэстера.

Одна область ткани покрыта гигроскопичным ионным гидрогелем, и эта область известна как влажная область. Изготовленный из морской соли, специальный водопоглощающий гель может поглощать в шесть раз больше своего первоначального веса и используется для сбора влаги из воздуха.

«Морская соль была выбрана в качестве водопоглощающего соединения из-за ее нетоксичных свойств и ее способности обеспечить устойчивый вариант для опреснительных установок по утилизации образовавшейся морской соли и рассола», — говорит Тан.

Другой конец ткани представляет собой сухую область, не содержащую гигроскопичного слоя ионного гидрогеля. Это делается для того, чтобы эта область оставалась сухой, а вода ограничивалась влажной областью.

После сборки устройства МЭГ электричество вырабатывается, когда ионы морской соли отделяются при поглощении воды во влажной области. Свободные ионы с положительным зарядом (катионы) поглощаются отрицательно заряженными углеродными наночастицами. Это вызывает изменения на поверхности ткани, создавая на ней электрическое поле. Эти изменения поверхности также дают ткани возможность накапливать электричество для последующего использования.

Используя уникальный дизайн влажно-сухих областей, исследователи смогли поддерживать высокое содержание воды во влажной области и низкое содержание воды в сухой области. Это будет поддерживать электрическую мощность, даже когда влажная область насыщена водой. После пребывания в открытой влажной среде в течение 30 дней вода все еще оставалась во влажной области, что свидетельствует об эффективности устройства в поддержании выходной электрической мощности.

«Благодаря этой уникальной асимметричной структуре электрические характеристики нашего устройства МЭГ значительно улучшены по сравнению с предыдущими технологиями МЭГ, что позволяет питать многие распространенные электронные устройства, такие как мониторы здоровья и носимую электронику», — объясняет Тан.

Устройство МЭГ, разработанное командой, также продемонстрировало высокую гибкость и было способно выдерживать нагрузки от скручивания, прокатки и изгиба. Интересно, что для демонстрации исключительной гибкости исследователи сложили ткань в виде крана-оригами, что не повлияло на общие электрические характеристики устройства.

Устройство МЭГ нашло немедленное применение благодаря простоте масштабирования и коммерчески доступным исходным материалам. Одним из самых непосредственных применений является использование в качестве портативного источника питания для мобильной электроники, питаемой непосредственно от влажности окружающей среды.

«После поглощения воды один кусок генерирующей энергию ткани размером 1,5 на 2 сантиметра может обеспечивать до 0,7 вольт (В) электричества в течение более 150 часов при постоянных условиях», — говорит член исследовательской группы Чжан Яоксин.

Исследователи также успешно продемонстрировали масштабируемость нового устройства для производства электроэнергии для различных приложений. Команда соединила три куска генерирующей энергию ткани вместе и поместила их в напечатанный на 3D-принтере корпус размером со стандартную батарейку типа АА. Напряжение собранного устройства было испытано на уровне 1,9 В.6 В — выше, чем у обычной батарейки типа АА на 1,5 В — этого достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как будильник.

Масштабируемость изобретения, удобство получения имеющегося в продаже сырья, а также низкая стоимость производства, составляющая около 0,15 сингапурских долларов (0,11 долларов США) за квадратный метр, делают устройство МЭГ пригодным для массового производства.

«Наше устройство демонстрирует превосходную масштабируемость при низкой стоимости изготовления. По сравнению с другими структурами и устройствами MEG, наше изобретение проще и легче для масштабирования интеграций и соединений.