Nový elektronický obvod vyrábí čistou neomezenou energii z grafenu  
Richard Feynman byl skálopevně přesvědčený, že z Brownova tepelného pohybu částic není možné čerpat energii. Jenomže Paul Thibado se Feynmanova odkazu nebojí. A Feynman také neměl k dispozici grafen. A jak dnes už každý ví, grafen dokáže zázraky na počkání.
Obvod pro těžbu elektřiny z grafenu. Kredit: University of Arkansas.
Obvod pro těžbu elektřiny z grafenu. Kredit: University of Arkansas.

Zní to jako pohádka doby covidové. Ale tohle je příběh, jakých byste chtěli slýchat co nejvíc. Tým americké University of Arkansas postavil elektronický obvod, který těží energii z grafenu. Jen tak. Využívá tepelné pohyby grafenu a přetváří je na elektrický proud.

 

Jak popisuje vedoucí výzkumného týmu Paul Thibado, jejich obvod je možné zabudovat do čipu. Tam pak může vyrábět čistou a prakticky neomezenou elektrickou energii, pravda, o nízkém napětí. I tak by to ale bylo dostačující pro provoz malých elektronických zařízení či senzorů. Jejich výzkum publikoval časopis Physical Review E.

 

Thibado a jeho tým úspěšně rozvinuli teorii, se kterou přišli v roce 2017. Tehdy tvrdili, že bude možné z kusu grafenu těžit elektřinu. Zároveň je to pěkně kontroverzní záležitost, protože vyvrací slavné tvrzení Richarda Feynmana, že z tepelného pohybu atomů, tedy z legendárního Brownova pohybu, není možné získat práci.

 

Paul Thibado. Kredit: Russell Cothren / University of Arkansas.
Paul Thibado. Kredit: Russell Cothren / University of Arkansas.

Thibado ovšem podle všeho neměl dostatečný respekt a postavil se Feynmanovi čelem. Se svými kolegy prokázal, že tepelné pohyby grafenu ve skutečnosti mohou ve vhodně postaveném elektrickém obvodu vytvořit střídavý elektrický proud. Něco takové se doposud považovalo za nemožné. Jejich důmyslný obvod s grafenem dokonce oproti očekávání zvyšuje množství elektrické energie, které obvodu může dodávat.

 

Badatelé ve svém výzkumu využili relativně novou oblast fyziky, stochastickou termodynamiku, která využívá náhodné proměnné k lepšímu pochopení nerovnovážné dynamiky. Takové procesy se vyskytují v mnoha mikroskopických systémech, od koloidů, přes biopolymery, až po enzymy a molekulární motory.

 

University of Arkansas, logo.
University of Arkansas, logo.

Podle autorů studie je vlastně grafen a jejich obvod ve (fyzikální) symbióze. Jejich teplota je přitom stejná, což je podle Thibada důležité. Pokud by totiž v obvodu vytvářejícím práci panoval rozdíl teplot mezi grafenem a zbytkem obvodu, tak by se dostali do křížku s druhým termodynamickým zákonem.

 

Podle tohoto zákona chladnější těleso nemůže samovolně předat teplo teplejšímu tělesu. A tak odvážný Thibadův tým zase nebyl. Toto pravidlo neporušili. Jak trefně podotýká Thibado, ani si nemuseli najmout žádného potměšilého Maxwellova démona, který by jim třídil horké a chladné elektrony. Velkou výhodou jejich obvodu je, že vytváří proud na nízkých frekvencích, protože se grafen v obvodu pohybuje relativně pomalu. Kdyby se v budoucnu povedlo umístit miliony takových obvodů s grafenem na malý čip, tak by mohl nahradit baterii o nízkém výkonu. Což by nebylo k zahození.

 

Video: Graphene Circuit Animation

 

Literatura

University of Arkansas 2. 10. 2020.

Physical Review E 102: 042101.

Datum: 05.10.2020
Tisk článku

Leo a kruhy - Bailey Gerry, Law Felicia
 
 
cena původní: 119 Kč
cena: 100 Kč
Leo a kruhy
Bailey Gerry, Law Felicia
Související články:

Na obzoru jsou ohebné nanogenerátory energie z lidského pohybu     Autor: Stanislav Mihulka (14.12.2016)
Zimní radovánky: Praktická nanotechnologie vyrábí elektřinu ze sněhu     Autor: Stanislav Mihulka (16.04.2019)
Hlavně když kape! Nová technologie rozsvítí jedinou kapkou 100 LEDek     Autor: Stanislav Mihulka (17.02.2020)



Diskuze:

Nemohu si pomoci ale něco tu nesedí

Pavel Aron,2020-10-08 13:53:50

Pokud budou "těžit" energii Brownova pohybu, tak stále budou tu energii odebírat a Brownův pobyb se zpomalí a grafen ochladí. Následně i jeho okolí. JAk by asi mohli čerpat energii bez jejího úbytku jinde ?

Odpovědět


Re: Nemohu si pomoci ale něco tu nesedí

Z Z,2020-10-09 00:13:18

Ak by to malo fungovať ako perpetuum mobile druhého druhu, tak by sa grafén, aj jeho okolie, ochladilo len do určitej miery, lebo by teplo stále prúdilo z okolitého prostredia. Teda by nefungovalo vo vákuu bez nejakého žiarenia zohrievajúceho zariadenie.
No vraj sa také zariadenie zostrojiť nedá.
Informácie v článku sú však zmätené, vraj je teplota rovnaká, no energiu to vraj vyrába, otázne je z čoho - najskôr asi z tej batérie.

Odpovědět

Fyzikální zajímavost

Jiří Kouřil,2020-10-07 17:46:53

Pro diskuzi o použití takové baterie je nutno mít aspoň hrubou představu o jejím výkonu. Zde popisovaná fyzikální zajímavost je prakticky k ničemu, protože výkon této baterie - několik yoktowatů - nemá v současné době žádné praktické využití a pochybuji, že někdy v příštím tisíciletí bude tak malý výkon k něčemu dobrý.

Odpovědět

Dvojitý zápor

Jiří Basler,2020-10-06 05:35:08

Pozor na to:"...Podle tohoto zákona chladnější těleso nemůže samovolně nepředat teplo teplejšímu tělesu..." Všichni to chápeme, raději bych tam viděl "předat" vzhledem ke slovu "nemůže".
Jak se říká podle P. Eisnera: Čeština je chrám i tvrz...

Odpovědět

Batéria v obvode

Z Z,2020-10-05 17:11:20

Ak to bude fungovať, aj keď bude batéria v obvode nahradená nabitým kondenzátorom a bude to fungovať neobmedzene dlho...
Ak sa zistí, že bude na fungovanie nutný gradient teploty, tak to nie je nič nové.

Odpovědět

A co ty diody,

Pavel Nedbal,2020-10-05 12:13:21

mají přece nějaké minimální otevírací napětí? Dá to ohnutý grafen? (diody z křemíku to asi nebudou), kapacitu v závěrném směru (je náboj ohýbaného grafenu větší než náboj zavřené diody?) , zotavovací dobu (jaká bude frekvence?), proud v závěrném směru? Vypadá to na diody pana Démona.
Jde o pohyb grafenové membrány vyvolaný opravdu brawnovským pohybem?

Odpovědět


Re: A co ty diody,

C H,2020-10-05 13:52:58

https://en.wikipedia.org/wiki/Active_rectification

Odpovědět


Re: Re: A co ty diody,

Pavel Nedbal,2020-10-05 14:03:01

A aktivní usměrňovač asi nic nežere :))

Odpovědět


Re: Re: Re: A co ty diody,

C H,2020-10-05 14:45:39

Pokiaľ ako aktívny prvok použili MOSFET (netuším a nedočítal som sa ani v zdrojoch, šlo len o úvahu), ten má izolované hradlo, tzn. sám o sebe v pravom slova zmysle energiu skutočne "nežere", gate sa chová ako kapacita. Riadiaci obvod musí byť schopný hradlo nabíjať a vybíjať, tam už k stratám pri zmene stavu bežne dochádza, pri dômyselnom narábaní s tými nábojmi sa ale dajú minimalizovať. Ďalej plocha hradiel MOSFETov (a tým aj ich kapacita) v tejto aplikácii bude minimálna, takže je možné, že to ev. vedia pokryť z toho zdroja, ktorého prúd usmerňujú (prípadne majú vyrátané, že je to teoreticky pokryteľné, na úrovni prototypu môžu riadiaci obvod aktívneho usmerňovača pokojne napájať externe).

Odpovědět


Re: Re: Re: A co ty diody,

C H,2020-10-05 15:23:52

Druhá možnosť je, že sa tam pracuje sa napätiami, už s nejakou účinnosťou usmerniteľnými germániovými, Schottkyho alebo inými diódami s nízkym Uf.

Odpovědět

Je to nebo není perpetum mobile?

Jan Dostál,2020-10-05 10:40:04

Podle začátku popisu to vypadá na pokus o perpetum mobile druhého druhu. Pak dojde k ujištění, že rozdíl teplot nebude, tedy se přitvrdí, že to bude perpetum mobile prvního druhu nebo, že by se snad ani nic nevyrobilo? To je ale v rozporu s nadpisem článku. No schema ukazuje, že je to v nejlepším případě zesilovač tepelného šumu. Určitě bych strašně rád uslyšel, že druhý termodynamický zákon neplatí. Pokud to autoři myslí vážně, ať vyhodí nebo odpojí tu baterku. Když jim i potom ta žárovčička bude aspoň den svítit a nenajdou tam jiný zdroj energie, tak mohou slavit. Jinak je nadpis "obvod vyrábí čistou neomezenou energii z grafenu" matoucí. Kladu si otázku jak je to možné?

Odpovědět

V čem je jádro pudla?

Martin Redl,2020-10-05 10:01:10

To bude možná ještě zajímavé. Asi si s tím věří. Mají funkční prototyp a mají to zapatentováno. Dobré téma pro přednášku na LLionTV.

Odpovědět

Teplota

Jiří Kalous,2020-10-05 09:06:29

Pokud tedy opravdu přeměňují tepelný pohyb na elektrickou energii, nemělo by dojít k ochlazování grafenu?

Odpovědět


Re: Teplota

Jan Novák9,2020-10-07 11:48:22

Mělo by dojít buď k ochlazování grafenu a ohřívání pracovní části nebo k porušení zákona o zachování energie.
Ale spíš to bude jako ostatní "Free energy generators" - bude to fungovat až do vybití baterie, s celkovou energií která se rovná kapacitě baterie.

Odpovědět


Re: Re: Teplota

Pavel Nedbal,2020-10-07 12:44:17

Ano, porušit zákon zachování opravdu nelze. Jsou dvě skupiny zákonů, ať si myslí kdo chce co chce, které platí - termodynamika a Newton.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace