Аккумуляторы портативной электроники жесткие и относительно недолго работают, а беспроводная зарядка работает на коротких расстояниях. Новый генератор предлагает нечто другое.
Профессор Бингемтонского университета Сокхен Чой, доцент Ph.D. Анвар Эльхадад и Ph.D. кандидат Ян Гао разработали новый метод извлечения влаги из воздуха и преобразования ее в электричество. Команда описала портативный генератор на бумажной основе, который обеспечит длительную высокоэффективную выходную мощность за счет улавливания влаги.
«В будущем носимая электроника будет использовать методы сбора энергии, но в настоящее время эти методы очень нестабильны во времени, случайны в отношении расположения и неэффективны. Причина, по которой я заинтересовался этой темой, заключается в том, что влага в нашем воздухе вездесуща, и я понял, что извлечь энергию из влаги очень легко», — говорит профессор Чой.
Адаптируя знания, полученные Лабораторией биоэлектроники и микросистем о биобатареи за последние 15 лет, генератор использует споры бактерий как функциональную группу, которая расщепляет молекулы воды на положительные и отрицательные ионы.
Капилляры бумаги поглощают споры, что создает разделение с большим количеством положительных ионов сверху, чем снизу — этот дисбаланс приводит к возникновению электрического заряда.
Поглощение влаги улучшается благодаря добавлению слоя бумаги Janus, который является гидрофобным с одной стороны и гидрофильным с другой. Он втягивает молекулы воды и удерживает их внутри устройства для дальнейшего разделения на ионы.
Потенциальные усовершенствования технологии включают увеличение выходной мощности, разработку метода хранения энергии и интеграцию с другими источниками энергии. Профессор Чой также надеется уменьшить устройство до такого же масштаба, как микроэлектромеханические системы (MEMS).
«Размер одного устройства слишком велик для меня. Я MEMS-парень! Уменьшая каждую отдельную единицу и соединяя больше ячеек в пределах небольшой площади, мы можем значительно улучшить плотность мощности. Кроме того, поскольку мы используем бумагу, мы можем попробовать много других идей, включая технику оригами» — шутит профессор.
В то время как другие исследователи разрабатывают долгосрочные устройства, которые можно носить, Чой пытается идти в противоположном направлении, сосредоточившись на одноразовых устройствах.
«Я не хочу носить что-то целый день в течение четырех месяцев. Я хочу использовать его в течение некоторого времени, а затем выбросить, поэтому в этом случае бумага лучше всего».
Исследование опубликовано в журнале Small.
Источник: TechXplore