Водяные наногенераторы вырабатывают электроэнергию при любых перемещениях

Исследователи из Китайского университета Гонконга разработали наногенераторы, которые могут преобразовывать в электричество кинетическую энергию любых объектов: от морских волн до частей тела человека. Разработка китайских ученых представляет собой разновидность трибоэлектрического наногенератора

Разработка китайских ученых представляет собой разновидность трибоэлектрического наногенератора (TENG). В этом устройстве электроэнергия вырабатывается за счет трения. Источником энергии для систем такого типа могут быть прикосновение к сенсорному экрану, надавливание ногой на пол при ходьбе, скатывание капель по наклонной поверхности.

Традиционная конструкция TENG подразумевает взаимодействие твердых тел. Поэтому эффективность работы устройства значительно зависит от качества контакта между их поверхностями. Кроме того, длительная работа наногенератора приводит к износу его частей.

Чтобы преодолеть эти затруднения, ученые создали систему, в которой используется трение между твердым телом и жидкостью. Новый наногенератор представляет собой небольшую фторопластовую трубку, наполовину заполненную деионизированной водой. На трубке закреплены два медных электрода, обхватывающие ее поверхность.

Электрический заряд возникает, когда жидкость перемещается из одного конца трубки в другой. Свою разработку китайские исследователи назвали трибоэлектрическим наногенератором на основе водной трубки (WT-TENG).

Жидкость обеспечивает максимальную площадь контакта, поэтому новое устройство имеет более высокую объемную плотность заряда, чем наногенераторы с твердыми взаимодействующими деталями. По сообщению разработчиков, у WT-TENG этот параметр равен 9 мКл/м3 при частоте колебаний до 0,25 Гц. Водонаполненные наногенераторы имеют модульную конструкцию, поэтому из них легко можно создавать мощные установки.

Одно из важных преимуществ WT-TENG состоит в том, что он способен вырабатывать электроэнергию, когда передвигается различными способами: вращается, раскачивается, переворачивается, перемещается возвратно-поступательно в горизонтальной плоскости. Это значит, что для получения электричества, достаточно установить такой наногенератор на любом подвижном объекте: транспортном средстве, теле человека или специальном устройстве, которое движется под воздействием ветра или волн.

Ученые создали два экспериментальных устройства: собирающий энергию волн плавучий контейнер с 34 WT-TENG и браслет на руку из 10 наногенераторов. Обе установки оказались способными обеспечивать энергией светильник из 150 светодиодов.

Источник: cpr.cuhk.edu.hk