2 godzin temu
Może to brzmieć jak żart, ale naukowcy z Uniwersytetu w Waterloo rzeczywiście opracowali urządzenie wielkości monety, które przekształca łupin orzecha włoskiego i krople wody w energię elektryczną. I przekonują, iż może to stanowić przełom w zrównoważonej energii pozyskiwanej z… deszczu, a choćby potu.
Urządzenie, znane jako generator elektryczny indukowany wodą (WEG), wytwarza energię elektryczną, gdy woda odparowuje przez złożoną, porowatą strukturę łupin orzecha włoskiego. Przełom nastąpił dzięki inspiracji doktoranta Nazmula Hossaina, który po zjedzeniu orzecha laskowego zbadał jego łupinę pod mikroskopem elektronowym. „Złożona struktura, którą zaobserwował — będąca częścią systemu wewnętrznego orzecha służącego do transportu wody i składników odżywczych podczas wzrostu — wydała mu się idealna do pozyskiwania energii”, informuje Uniwersytet w Waterloo. Testy przeprowadzone na czterech rodzajach orzechów — migdałach, laskowych, pekan i włoskich — wykazały, iż największy potencjał mają te ostatnie.
Tylko jedna kropla wody
Technologia wykorzystuje hydrowoltaiczne pozyskiwanie energii, gdzie parująca woda przepływa przez naturalne mikro- i nano-kanały skorupy. W trakcie przemieszczania się wody przez te pory, transportowane są naładowane elektrycznie jony, które oddziałują z powierzchnią skorupy, tworząc nierównowagę ładunków prowadzącą do generowania elektryczności. „Wszystko dzieje się wyłącznie przy użyciu pojedynczej kropli wody i naturalnej struktury skorupy, bez miażdżenia, namaczania czy skomplikowanego przetwarzania,” wyjaśnił Hossain. Ta prostota stanowi istotną przewagę nad konwencjonalnymi generatorami opartymi na nanomateriałach, które wymagają kosztownych procesów wytwarzania.
Badania zespołu pokazują, iż cztery połączone jednostki WEG mogą generować wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zasilić kalkulator LCD bez żadnego zewnętrznego prostownika. Generuje przy tym imponujące napięcie obwodu otwartego przekraczające 600 mV przy gęstości mocy wynoszącej 5,96 μW cm⁻². Jednak zespół osiągnął jeszcze bardziej spektakularne wyniki dzięki chemicznemu ulepszeniu. Po potraktowaniu łupin orzecha roztworem kwasu w celu stworzenia nano-inżynieryjnej wersji, badacze uzyskali rekordowo wysokie napięcie 1,21 V oraz maksymalną gęstość prądu 347,2 μA cm⁻² umieszczając je w roztworach zasadowych.
Zasilacz czujników i monitorów zdrowia
Odkrycie z Waterloo pojawia się w momencie, gdy technologia hydrowoltaiczna zyskuje coraz większą popularność w środowisku naukowym. Do niedawnych osiągnięć należą urządzenia wykorzystujące wszystko: od tlenku grafenu po filmy z mikroalg, by generować prąd z wody. Jednak większość istniejących technologii opiera się na drogich, nieorganicznych materiałach lub skomplikowanych metodach przetwarzania. Podejście z zastosowaniem łupiny orzecha włoskiego wyróżnia się wykorzystaniem odpadów rolniczych, co może rozwiązać zarówno problem zapotrzebowania na energię, jak i zagospodarowania odpadów. „Ta technologia może całkowicie odmienić zasilanie małych urządzeń elektronicznych, zwłaszcza w odległych lub pozbawionych sieci miejscach,” zauważył Hossain.
Naukowcy przewidują zastosowania obejmujące czujniki środowiskowe monitorujące lasy, urządzenia IoT oraz noszone monitory zdrowia – wszystko zasilane wilgocią z powietrza. w tej chwili pracują nad noszonymi WEG, zdolnymi do pozyskiwania energii z potu lub deszczu, a także nad praktycznymi aplikacjami, jak czujniki wykrywające wycieki wody. To podejście oparte na biotechnologii oferuje zrównoważoną alternatywę, ponieważ sektor czystej energii coraz bardziej koncentruje się na rozproszonym, małoskalowym wytwarzaniu energii na potrzeby rozwijającego się ekosystemu Internetu Rzeczy oraz zdalnych zastosowań monitorujących
/Fot: Pic Studio on Unsplash//
.webp)
