Koniec z bateriami? Niemcy stworzyli unikalny generator zasilany zwykłą wodą

Ileż to razy słyszeliśmy o przełomach związanych z bateriami, które miały znacząco wydłużyć czas działania urządzeń mobilnych. Na ten moment rewolucji jednak nie ma, choć zapowiadana jest kolejna. Może tym razem dojdzie wreszcie do przełomu?

Zespół naukowców z Niemiec złożony z badaczy z DESY i Uniwersytetu Technologicznego w Hamburgu stworzył nowy typ nanogeneratora triboelektrycznego, który wytwarza energię elektryczną, wprawiając wodę w ruch w nanoporusach silikonu. Ten wynalazek ma stanowić ważny krok w stronę zasilania sensorów, a także innych urządzeń niskoprądowych, bez potrzeby używania tradycyjnych baterii.

Jak działa triboelektryczny generator?

Naukowcy postanowili sprawdzić, czy proste materiały, takie jak silikon oraz woda, mogą zostać użyte do wytwarzania energii elektrycznej przy pomocy mechanicznego nacisku i ruchu cieczy. W efekcie stworzyli generator, który wykorzystuje wodę przepływającą przez nanopory w silikonie do generowania ładunku elektrycznego.

Zespół niemieckich naukowców złożony z badaczy z DESY i Uniwersytetu Technologicznego w Hamburgu stworzyli nowy typ nanogeneratora triboelektrycznego, który wytwarza energię elektryczną, wprawiając wodę w ruch w nanoporusach silikonu.

Centralnym elementem urządzenia jest struktura silikonu, która łączy trzy właściwości: przewodność elektryczną, nanoskalowe pory oraz właściwości hydrofobowe (odpychające wodę). Choć silikon jest powszechnie wykorzystywany w elektronice, połączenie tych trzech cech w jednej strukturze stanowi ważny postęp technologiczny.

Generowanie energii odbywa się dzięki zjawisku triboelektrycznemu, które jest tym samym efektem, który powoduje, że możemy zebrać ładunek elektryczny chodząc po wykładzinie i wyzwalać go przy dotyku do innego przedmiotu.

W tym przypadku woda przemieszcza się w nanoporusach silikonu, ocierając się o jego ścianki i wytwarzając ładunek na powierzchni cieczy. Zespół zaprojektował urządzenie tak, aby wychwytywało ten ładunek i zamieniało go na energię elektryczną, zamiast pozwalać, by się rozpraszał.

Wyniki są obiecujące

Wynik eksperymentu jest obiecujący, choć należy pamiętać, że to tylko nadal prototyp oraz testy. Podczas badań efektywność konwersji energii osiąga poziom 9%, co jest najlepszym wynikiem dla tego typu generatorów. Oznacza to, że znaczna część energii mechanicznej używanej do wpompowywania wody przez pory silikonu zamienia się na energię elektryczną, którą można wykorzystać w urządzeniach.

Potencjalne zastosowania

Według badaczy technologia ta ma przed sobą przyszłość i może być stosowana w systemach sensorów, które korzystałyby z energii pochodzącej bezpośrednio z otoczenia. Wśród potencjalnych zastosowań tego rozwiązania wymienia się m.in. wykrywanie obecności wody, monitorowanie zdrowia w inteligentnych tkaninach, a także roboty haptyczne, w których dotyk lub ruch generują potrzebny do pracy sygnał elektryczny.

Technologia ta mogłaby zostać połączona z modułami w zawieszenia pojazdów. W ramach wstrząsów i drgań, które są nieuniknione w trakcie jazdy, można by generować energię do zasilania lokalnych sensorów monitorujących stan techniczny lub elementy związane z bezpieczeństwem.

Siła tkwi w prostocie

Co najważniejsze do stworzenia tej technologii nie są wymagane trudno dostępne, drogie zaawansowane rozwiązania. Całość bazuje na powszechnie dostępnych materiałach takich jak silikon i woda, które są tańsze od innych rzeczy stosowanych w takich materiałach. Dzięki temu jest to rozwiązanie nie tylko innowacyjne, ale także łatwe do wdrożenia na dużą skalę, bez konieczności używania drogich i trudnych do pozyskania substancji.

Badania nad wykorzystaniem drobnych ilości energii pochodzącej z codziennych ruchów i przepływów otoczenia zyskują na popularności. W innych częściach świata prowadzone są podobne projekty, takie jak budowa systemów w metrze, które wykorzystują ruch pasażerów do zasilania ekranów wyświetlających informacje.