Научниците измислиле „батерија“ која се полни од влагата во воздухот

Тим истражувачи од Колеџот за дизајн и инженерство на Националниот универзитет во Сингапур (NUS) развија ултра тенок уред за генерирање електрична енергија користејќи влага од воздухот (MEG). Изработен е од тенок слој ткаенина со дебелина од околу 0,3 мм, морска сол, јаглеродно мастило и специјален гел што впива вода. Овој технолошки пробив беше објавен во печатената верзија на научното списание Напредно материјали 26 мај 2022 година. Користејќи ја морската сол како еколошки абсорбент за влага, оваа „батерија“ слична на ткаенина обезбедува повисок електричен излез од обична АА батерија. Потенцијално може да се користи за напојување на секојдневната електроника.

Концептот на уредите MEG се заснова на способноста на различни материјали да генерираат електрична енергија преку интеракција со влагата во воздухот. Оваа област е од интерес поради нејзиниот потенцијал да се користи за напојување на широк спектар на уреди, вклучувајќи лична електроника, електронски сензори за кожа и уреди за складирање информации.

Главните проблеми на современите MEG технологии се заситеноста на уредот со вода под влијание на влажноста на околината и незадоволителните електрични карактеристики. Односно, електричната енергија произведена од таквите уреди не е одржлива, ниту е доволна за напојување на уредите.

За да се надминат овие предизвици, истражувачки тим предводен од вонреден професор Тан Сви Чинг од Одделот за наука и инженерство за материјали на CDE разви нов MEG уред кој содржи два региони со различни својства. Уредот MEG на тимот NUS се состои од тенок слој ткиво обложено со јаглеродни наночестички. Во нивната студија, тимот користел комерцијално достапна дрвна маса и полиестерска ткаенина.

„Мокрото“ подрачје на ткивото е покриено со хигроскопски јонски хидрогел. Благодарение на употребата на морска сол, специјален гел што апсорбира вода може да апсорбира влага шест пати повеќе од неговата првобитна тежина. Тој е одговорен за собирање на влага од воздухот. „Сува“ област на ткаенината спроти не содржи хигроскопски слој. Ова е неопходно, така што апсорпцијата на вода е ограничена на „влажната“ област.

Енергијата се создава кога јоните на морската сол се одвојуваат со апсорпција на вода во „влажниот“ регион. Слободните јони со позитивен полнеж (катјони) се апсорбираат од јаглеродни наночестички, кои имаат негативен полнеж. Ова предизвикува промени на површината на ткаенината, создавајќи електрично поле на неа. Овие промени, исто така, овозможуваат ткивото да складира енергија за подоцнежна употреба.

Со користење на комбинација на „влажни“ и „суви“ области на ткаенината, можно е да се обезбеди висока содржина на влага во првата и ниска содржина на влага во втората. Ова овозможува да се одржува електричното производство дури и кога „влажната“ област е заситена со вода. Откако „батеријата“ беше оставена во отворена, влажна средина 30 дена, влагата сè уште беше задржана во „влажната“ област, што ја покажува ефикасноста на уредот во одржувањето на електричната енергија.

Дизајнот на тимот од Сингапур исто така покажа висока флексибилност и можеше да издржи извртување, тркалање и виткање. Истражувачите ја демонстрираа флексибилноста на „батеријата“ со превиткување во оригами кран, што не влијаеше на нејзината изведба. Уредот MEG можеби веќе е применлив поради леснотијата на скалирање и комерцијално достапните суровини.

„По апсорпција на вода, едно парче ткаенина што генерира енергија со големина од 1,5 x 2 cm може да обезбеди до 0,7 V за повеќе од 150 часа во постојана средина“, рече д-р Џанг Јаоксин од истражувачкиот тим.

Тимот на NUS, исто така, успешно ја демонстрираше приспособливоста на нивниот нов енергетски уред за различни апликации. Тимот на NUS поврзал три парчиња од оваа „ткаенина“ и ги сместил во 3Д-печатено куќиште со големина на стандардна AA батерија. Напонот на собраниот уред беше 1,96 V.

Приспособливоста на пронајдокот NUS, практичноста за добивање комерцијално достапни суровини и ниската производна цена го прават овој изум погоден за масовно производство. Истражувачите веќе аплицирале за патент и планираат да истражат потенцијални стратегии за комерцијализација за апликации од реалниот свет.

Прочитајте исто така:

• Новиот материјал ќе им овозможи на роботите да чувствуваат допир
• Intel vs AMD: ТОП 10 најдобри компјутерски процесори

Можете да и помогнете на Украина да се бори против руските напаѓачи. Најдобар начин да го направите ова е да донирате средства за вооружените сили на Украина преку Савелифе или преку официјалната страница Bвезди.