Стіна, у більшості кімнат, просто стоїть там. Зазвичай це добре. Але дослідники з Бінгемтонського університету хочуть зробити трохи більше.
Вони створили «турбоелектричну» паперову стіну, яка витягує водяну пару з повітря в приміщенні та використовує результуючий рух заряджених частинок для створення невеликого, але постійного струму. В одному експерименті панель із 1596 невеликих генераторів живила бездротову клавіатуру з відносною вологістю приблизно 38 відсотків. Та сама панель знизила вологість з 38 відсотків до 32 відсотків приблизно за 15 хвилин.
Електрична енергія, вироблена пристроєм, становить Сучасні енергетичні матеріаливін не може конкурувати з чимось на зразок сонячної панелі. Але суть не в цьому. Ідея полягає в тому, щоб виробити додаткову енергію, яка зазвичай витрачається, і яку потім можна використовувати для живлення датчиків, бездротових пристроїв та іншої електроніки, яка не потребує багато енергії.
Підтримання руху води
Вологі електричні генератори (МЕГ) не є новими. Дослідження оксиду графену в 2015 році показало, що хімічного градієнта достатньо для генерації електроенергії з вологи. У 2020 році дослідники повідомили природа що білкові нанодроти, виготовлені бактеріями, можуть підтримувати градієнт вологи та виробляти постійну енергію. 2023 рік Джоуль пізніші дослідження продемонстрували повністю надруковані масиви плоских генераторів вологи.
Проблема полягає в тому, що більшість матеріалів, збагачених вологою, з часом стають вологими. Як тільки це станеться, більше немає вологої та сухої сторони, щоб штовхати заряджені частинки в одному напрямку, тому струм зменшується і зрештою припиняється.
Команда Binghamton намагалася уникнути певного входу та виходу, даючи воду. Кожен генератор являє собою квадрат щільного хроматографічного паперу розміром 2 на 2 см. Гліцерин легко поглинає водяну пару по краях. Далі всередині полімер під назвою полівінілпіролідон, або ПВП, міцніше утримує воду та звужує простір між волокнами паперу. Тепер установка втягує рідину в центр.
Там віск змінює правила. Оброблені воском пори відштовхують рідку воду, але залишаються достатньо відкритими, щоб пара виходила. Тому волога проникає по периметру, рухається всередину у вигляді рідини та виходить із центру у вигляді пари. Цей односторонній рух зберігає папір від тієї ж вологості.
Дослідники припускають, що вода взаємодіє з багатими киснем хімічними групами, утворюючи рухливі іони водню, створюючи дисбаланс зарядів, який створює струм. Але вони ще мають прямо підтвердити, що протони складають більшу частину.
Досить потужності клавіатури
При 80-відсотковій вологості пристрій виробляв близько 0,34 вольта і пікову щільність потужності 2,2 мікроват на квадратний сантиметр електрода. По всій площі найбільш відповідне число становить приблизно 0,55 мікроват на квадратний сантиметр.
Припинення використання гліцерину звело напругу близько до нуля. Покриття воскового центру спочатку забезпечувало деяку потужність, але продуктивність впала, коли папір заповнився. При відкритих обох смугах напруга залишалася стабільною протягом приблизно 270 хвилин тестування.
Під час невеликого випробування 10 послідовно з’єднаних генераторів виробляли близько 3 вольт при вологості 80%. Потім дослідники побудували більшу настінну панель з 1596 клітинами, розташованими в паралельній сітці. При вологості приблизно 38% панель виробляла близько 3,5 вольт і за допомогою конденсатора, який утримував заряд протягом коротких сплесків попиту, живила бездротову клавіатуру в режимі реального часу. Стіна з 1596 одиниць показала, що набагато більший масив може забезпечити як напругу, так і струм для роботи реального пристрою.
2024 рік Матеріали огляду природи Перспективи для стійкої мокрої енергії описували сферу як багатообіцяючу, але підкреслювали низький вихід енергії та постійну невизначеність щодо її механізмів.
Але не починайте його ремонтувати зараз. Прототип використовує лабораторний хроматографічний папір, стабільність якого роками невідома, і гліцерин може мігрувати в нього протягом днів або тижнів, розмиваючи ретельно розроблені ділянки.
Результат контролю вологості також є попереднім. Вимірювання масштабу кімнати зайняло всього 15 хвилин. Однак у герметичній камері 28 одиниць знизили відносну вологість з 75 відсотків до 50 відсотків приблизно за чотири хвилини.
