Новости химической науки > Трибоэлектрические генераторы работают от солнца и ветра

Китайскими исследователями разработаны крошечные генераторы, способные вырабатывать электричество, преобразуя как световую энергию, так и энергию ветра. Новая система может вырабатывать энергию круглосуточно, что позволило бы использовать ее для питания сенсорных датчиков или светодиодов, и, возможно, для перезарядки литий-ионных аккумуляторов.

В современных технических новинках в ряде случаев используются сжимающиеся трибоэлектрические генераторы, однако их мощность ограничена. Трение между двумя пленками внутри трибохимического устройства генерирует энергию, но при миниатюризации изнашивание этих электродов мешает этому процессу.

Ток, сгенерированный воздушным потоком, которые вызывает резонанс тефлоновой пленки. (Рисунок из J. Mater. Chem. A, 2014, DOI: 10.1039/c3ta14421f)

В трибоэлектрических наногенераторах, индуцируемых действием воздушного потока [airflow induced triboelectric nanogenerator (ATNG)], созданные Чэньго Ху (Chenguo Hu), Цзюнь Чжоу (Jun Zhou) и их коллегами из Университетов Чунцин и Хуачжун, исключен непосредственный контакт электродов.

Даже слабый воздушный поток может вызвать колебания тефлоновой пленки, расположенной между двумя медными электродами трибоэлектрического наногенератора, способствуя выработке электроэнергии. Оптимизация, заключавшаяся в варьировании размеров пленки и расстояния между электродами позволила получить устройство, стабильно вырабатывающее энергию мощность 1,5 мВт, которая смогла бы обеспечить свечение 46 зеленых светодиодов.

Исследовательская группа соединила трибоэлектрический наногенератов с фотоэлементом, сенсибилизированным красителем. Подключение фотоэлемента позволяет генератору конвертировать световую энергию и кинетическую энергию как независимо друг от друга, так и одновременно.

Хау Младший Хэ (Jr-Hau He), эксперт в области наноструктурной гелиотехники из университета Тайваня особо подчеркивает потенциал новой технологии. По словам Хэ, такое интеллектуальное устройство может работать в дневное время, собирая солнечную энергию, и успешно работает в ночное время, собирая энергию ветра, таким образом действительно приближая создание устройств с автономным питанием. Хэ считает, что в целом работа, проведенная исследователями, демонстрирует инновационное сочетание инженерного искусства и материаловедения.

По мнению Ху, этот проект будет только развиваться благодаря потенциалам своего применения применение в персональной электронике, медицине и мониторинге состояния окружающей среды. Ху подчеркивает, что его исследовательская группа намерена разработать такой генератор, который будет более эффективно решать практические задачи, как например применение внутри вентиляционной системы или в качестве единственного источника энергии для переносных портативных устройств.

Источник: J. Mater. Chem. A, 2014, DOI: 10.1039/c3ta14421f

метки статьи: #вопросы экологии, #химическая технология, #химия полимеров, #электрохимия