A tudósok feltaláltak egy "akkumulátort", amely a levegő nedvességétől töltődik

A Szingapúri Nemzeti Egyetem (NUS) Tervezési és Mérnöki Főiskolájának kutatócsoportja ultravékony eszközt fejlesztett ki, amely levegőből származó nedvesség (MEG) felhasználásával villamos energiát állít elő. Vékony, körülbelül 0,3 mm vastag szövetrétegből, tengeri sóból, széntintából és speciális vízelnyelő gélből készült. Ez a technológiai áttörés a tudományos folyóirat nyomtatott változatában jelent meg Advanced Materials 26. május 2022. A tengeri sót környezetbarát nedvességelnyelőként használva ez a szövetszerű "akkumulátor" nagyobb elektromos teljesítményt biztosít, mint egy hagyományos AA elem. Valószínűleg használható a mindennapi elektronikai berendezések táplálására.

A MEG-eszközök koncepciója a különböző anyagok azon képességén alapul, hogy a levegő nedvességével kölcsönhatásba lépve elektromosságot termelnek. Ez a terület azért érdekes, mert számos eszköz táplálására használható, beleértve a személyi elektronikát, az elektronikus bőrérzékelőket és az információtároló eszközöket.

A modern MEG technológiák fő problémája a készülék vízzel való telítettsége a környezeti páratartalom és a nem kielégítő elektromos jellemzők hatására. Vagyis az ilyen eszközök által termelt elektromos energia nem fenntartható, és nem is elegendő a készülékek táplálására.

E kihívások leküzdésére a Tan Swee Ching docens vezette kutatócsoport a CDE Anyagtudományi és Mérnöki Tanszékéről kifejlesztett egy új MEG-eszközt, amely két különböző tulajdonságú régiót tartalmaz. A NUS-csapat MEG-eszköze egy vékony szövetrétegből áll, amely szén nanorészecskékkel van bevonva. Tanulmányukban a csapat a kereskedelemben kapható pépet és poliészter szövetet használta.

A szövet "nedves" területét higroszkópos ionos hidrogél borítja. A tengeri só használatának köszönhetően egy speciális vízelnyelő gél az eredeti tömegének hatszorosát képes felszívni. Ő a felelős a levegő nedvességének összegyűjtéséért. A szemközti szövet "száraz" területe nem tartalmaz higroszkópos réteget. Erre azért van szükség, hogy a víz felszívódása a „nedves” területre korlátozódjon.

Az energia akkor keletkezik, amikor a tengeri só ionjait a „nedves” területen elnyelő víz választja el. A pozitív töltésű szabad ionokat (kationokat) a szén nanorészecskék abszorbeálják, amelyek negatív töltéssel rendelkeznek. Ez változásokat okoz a szövet felületén, elektromos mezőt hozva létre rajta. Ezek a változások lehetővé teszik a szövet számára, hogy energiát tároljon későbbi felhasználásra.

A "nedves" és "száraz" területek kombinációjának alkalmazásával a szöveten az előbbiben magas, míg az utóbbiban alacsony nedvességtartalom biztosítható. Ez lehetővé teszi az elektromos teljesítmény fenntartását még akkor is, ha a "nedves" terület vízzel telített. Miután az "akkumulátort" nyitott, párás környezetben 30 napig hagyták, a nedvesség továbbra is megmaradt a "nedves" területen, bizonyítva az eszköz hatékonyságát az elektromos áram fenntartásában.

A szingapúri csapat kialakítása is nagy rugalmasságot mutatott, és képes volt ellenállni a csavarásnak, gurulásnak és hajlításnak. A kutatók az "akkumulátor" rugalmasságát origami daruba hajtogatva bizonyították, ami nem befolyásolta a teljesítményét. A MEG készülék már alkalmazható lehet a könnyű méretezhetőség és a kereskedelemben kapható alapanyagok miatt.

"Miután felszívja a vizet, egyetlen 1,5x2 cm-es energiatermelő szövetdarab akár 0,7 V-ot is képes biztosítani több mint 150 órán keresztül állandó környezetben.", mondta Dr. Zhang Yaoxing, a kutatócsoport munkatársa.

A NUS csapata sikeresen bemutatta új energiaeszközének skálázhatóságát különböző alkalmazásokhoz. A NUS csapata három darabot összekapcsolt ebből a "szövetből", és egy 3D-nyomtatott tokba helyezte őket, körülbelül akkora, mint egy szabványos AA elem. Az összeszerelt készülék feszültsége 1,96 V volt.

A NUS találmány méretezhetősége, a kereskedelemben kapható nyersanyagok beszerzésének kényelme, valamint az alacsony gyártási költség alkalmassá teszi a találmányt tömeggyártásra. A kutatók már kérelmezték a szabadalmat, és azt tervezik, hogy feltárják a valós alkalmazások lehetséges kereskedelmi hasznosítási stratégiáit.

Olvassa el még:

• Az új anyag lehetővé teszi, hogy a robotok érezzék az érintést
• Intel vs AMD: A 10 legjobb PC-processzor

Segíthet Ukrajnának az orosz megszállók elleni küzdelemben. Ennek legjobb módja, ha adományokat adományoz az ukrán fegyveres erőknek ezen keresztül Savelife vagy a hivatalos oldalon keresztül NBU.