Všeobecné

Toto nové zariadenie dokáže vyrábať elektrinu z ľudského pohybu


Možno už nikdy nebudete musieť nosiť nabíjačku. Namiesto toho bude telefón čerpať energiu z vášho oblečenia a z okolitého prostredia. To je potenciál nového zariadenia vyvinutého v Laboratóriu nanomateriálov a energetických zariadení na Vanderbiltovej univerzite.

Nové zariadenie pomocou technológie batérií a vrstiev čierneho fosforu generuje pri ohýbaní alebo stláčaní malé množstvo elektriny. Fosfor, ktorý je hrubý iba niekoľko atómov, môže generovať elektrinu aj pri extrémne nízkych frekvenciách v súlade s ľudským pohybom.

[Zdroj obrázku: John Russell / Vanderbilt]

Odborný asistent strojného inžinierstva Cary Pint, ktorý výskum viedol, uviedol: „V budúcnosti očakávam, že sa všetci staneme nabíjacími stanicami pre naše osobné zariadenia tým, že budeme energiu čerpať priamo z našich pohybov a prostredia.“

[Zdroj obrázku: John Russell / Vanderbilt]

Zistenia boli publikované v príspevku s názvom „Ultralow Frequency Electrochemical Mechanical Strain Energy Harvester using 2D Black Phosphorus Nanosheets“ v online časopise Energetické listy ACS.

Efektívne získavanie energie z okolitých zdrojov predstavuje rastúcu oblasť vedy. Toto pole zahŕňa zariadenia, ktoré môžu čerpať energiu z teplotných zmien, zariadenia na žiarivú energiu, ktoré zachytávajú energiu zo svetla, a elektrochemické zariadenia, ktoré využívajú biochemické reakcie.

Práca publikovaná Pintom a jeho tímom má dve zreteľné výhody, vysvetľuje Pint: „V porovnaní s ostatnými prístupmi navrhnutými na získavanie energie z ľudského pohybu má naša metóda dve základné výhody. Materiály sú atómovo tenké a dostatočne malé na to, aby sa dali impregnovať do textilu. bez ovplyvnenia vzhľadu alebo pocitu látky a môže extrahovať energiu z pohybov, ktoré sú pomalšie ako 10 Hertzov - 10 cyklov za sekundu - v celom nízkofrekvenčnom okne pohybov zodpovedajúcich ľudskému pohybu. ““

[Zdroj obrázku: Laboratórium pre nanomateriály a energetické zariadenia / Vanderbilt]

Zachytávanie energie pri nízkej frekvencii je nesmierne náročné. Mnoho ďalších experimentov nedokázalo vytvoriť zariadenia, ktoré efektívne fungujú pod 100 hertzov, čím sa miera ich účinnosti pohybuje medzi 5 až 10 percentami aj za optimálnych podmienok.

Na druhej strane zariadenie s čiernym fosforom môže pracovať s viac ako dvojnásobnou účinnosťou. „Podľa našich odhadov pracuje náš kombajn s viac ako 25-percentnou účinnosťou v ideálnej konfigurácii zariadenia a najdôležitejšie je získavať energiu po celú dobu dokonca aj pomalých ľudských pohybov, ako sú sedenie alebo státie,“ uviedol Pint.

[Zdroj obrázku: John Russell / Vanderbilt]

Výskumný tím strávil posledné tri roky skúmaním pokročilých batériových systémov a konkrétne schopností batérií ohýbať sa a rozťahovať sa. Skupina ako prvá predstavila výskum demonštrujúci zmeny napätia v batériách vystavených stresu. Pod napätím stúpa napätie a pod kompresiou napätie opäť klesá. Od tejto chvíle začal tím rekonštruovať batérie s kladnými aj zápornými elektródami vyrobenými z rovnakého materiálu. Aj keď to bráni zariadeniu v ukladaní energie, môže sa plne zapojiť do zmien napätia spôsobených namáhaním v ohybe a krútení.

Táto myšlienka sa potom transformovala do súčasného testovaného zariadenia, ktoré je skonštruované z ultratenkého čierneho fosforu. Tento materiál je dokonalý vďaka svojim atraktívnym elektrickým, optickým a elektrochemickým vlastnostiam.

Vedci pripúšťajú, že sú zďaleka nabíjacím materiálom pre mobilné telefóny, najnovšie objavy poskytujú stavebné kamene pre tieto aplikácie. Táto technológia by mohla napájať aj nízkonapäťové LCD obrazovky.

Zdroje:TechExplore, NewElectronics, Vanderbilt

POZRI TIEŽ: Toto zariadenie dokáže čítať vaše emócie pomocou bezdrôtových signálov


Pozri si video: OD ATEISTU K SVÄTOSTI (Septembra 2021).