Вдъхновени от класическата играчка "пиеща птичка", учени от Хонконг и Гуанджоу, Китай, са разработили двигател, който ефективно преобразува енергията от изпарението на водата в електричество за захранване на малка електроника.
Според проучването, публикувано на 14 март в списание Device, устройството произвежда енергия от над 100 волта - много по-висока от други техники за генериране на електричество от вода - и може да работи в продължение на няколко дни, използвайки само 100 милилитра вода като гориво.
"Трибоелектрическият хидроелектрически генератор пиеща птица" предлага уникално средство за захранване на малка електроника в условията на околната среда, използвайки водата като леснодостъпен източник на гориво", заявява Хао Ву (Hao Wu), професор в Южнокитайския технологичен университет и първи автор на изследването. "Все още се чувствам изненадана и развълнувана, наблюдавайки реалните резултати."
Играчката "пиеща птица" е неизменна част от учебните кабинети по природни науки от десетилетия. Играчката се състои от две свързани със стъклена тръба стъклени колби, в които се съхранява силно летлива течност - метиленхлорид. Горната колба, която включва клюна на птицата и декоративна шапка, е покрита с материал, подобен на филц, а тялото на птицата е окачено на два пластмасови крака. След като главата на птицата се потопи в чаша с вода, водата започва да се изпарява. Това води до разлика в налягането, която кара течността в долната колба да се издига през тръбата, докато запълни главата, което кара птицата да се потопи напред във водата, за да "пие", преди процесът да започне отново.
Когато Ву е постдокторант в групата на професор Дзуанкай Уан (Zuankai Wang) в Политехническия университет на Хонконг и се замисля как да създаде по-голямо изходно напрежение от генератор на енергия от изпарение, тя си спомня за играчката "пиеща птица" и е поразена от идеята, че може да се използва като нещо повече от инструмент за демонстриране на физична концепция.
"Започнах да обмислям дали не бихме могли първо да превърнем енергията от изпарението в механична енергия, а след това да я преобразуваме в електричество", разказва Ву. "Тогава ми хрумна идеята да използвам играчката пиеща птица. С това вдъхновение се роди концепцията за трибоелектрическия хидроелектрически генератор на пиеща птица."
За да конструират генератора, Ву и колегите ѝ поставят два трибоелектрични наногенераторни модула - които събират механична енергия - от двете страни на двигателя на пиеща птица, който реконструират от търговска играчка "пиеща птица". Изследователите тестват прототипа с различни малки електронни устройства, като го използват за захранване на 20 течнокристални дисплея (LCD), температурни сензори и калкулатори.
Конструкция и електрическа мощност на трибоелектрически хидроволтаичен генератор "пиеща птица" (DB-THG) (A) Схема на развитието на класическата хидроенергетика и съвременната технология за събиране на енергия от изпаряване. (B) Илюстрация и снимка на DB-THG. (C) Непрекъснат запис на изходното напрежение от DB-THG за 50 часа. За 50 часа работа на DB-THG са изразходвани около 100 ml вода. Във вложката е подробното изходно напрежение за 20 сек. (D) Електрическа енергия, генерирана от 1 литър вода с помощта на DB-THG в сравнение с генерирана от друга технология (DEG).
Преодоляването на триенето, което забавя генератора, е било основно предизвикателство в изследването, споделя Ву.
Изследователите прикрепят структурирани влакна като материали за пренос на заряд в модулите на трибоелектричния наногенератор - стратегия, която спомага за намаляване на триенето и позволява на устройството да работи по-гладко.
На следващия етап от изследването си екипът планира да разработи нова пиеща птица, вместо да използва налична в търговската мрежа играчка, с цел по-ефективно преобразуване на изпарението на водата в електрическа енергия.
"Освен това ще проучим различни възможности за приложение на това устройство с крайната цел да предоставим практичен продукт, който може да се използва в ежедневието ни", отбелязва Дзуанкай Уан, съавтор на това изследване и професор в Хонконгския политехнически университет.
Справка: Device, Wu, Zheng, and Qin et al. “Drinking bird-enabled triboelectric hydrovoltaic generator”; Сell Device 14-Mar-2024; DOI: 10.1016/j.device.2024.100318
Източник: An electricity generator inspired by the drinking bird toy powers electronics with evaporated water, CELL PRESS
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
1000
1
17.03 2024 в 21:34
Последни коментари