Nemeckí vedci vyvinuli nový spôsob, ako generovať elektrinu iba s pomocou vody a tlaku. Stačí ich nechať pôsobiť na drobné póry v kremíku.
Našli sme nový zdroj výroby elektriny? Účinnou alternatívou môžu byť pórovité kremíkové mikročastice. Zdroj: koláž autora (pórovité kremíkové mikročastice/Haifa Shen lab)
Vedci z Technickej univerzity v Hamburgu (Hamburg University of Technology – TUHH) a synchrotrónoví mágovia z Nemeckého elektrónového synchrotrónu (German Electron Synchrotron – DESY) objavili jednoduchý spôsob, ako možno premeniť mechanickú energiu na elektrinu pomocou triboelektrického generátora s uvedenými komponentmi. Systém premieňa mechanickú energiu na elektrinu prostredníctvom trenia a vody.
Premena vody na elektrinu
Tento proces sa spolieha na vodu, ktorá sa nachádza v nanometrových póroch kremíka. Podľa tvorcov môže mať praktické využitie v situáciách, kde je k dispozícii dostatočný mechanický tlak, napríklad v tlmičoch automobilov.
Luis Bartolomé zo španielskeho Centre for Cooperative Research on Alternative Energies (CIC energiGUNE) a jeho kolegovia potvrdzujú, že úplne čistá voda môže – ak sa dostane do správnych podmienok v nanomierke – generovať elektrinu. Vyvinuli systém, ktorý nazvali Intrusion-Extrusion Triboelectric Nanogenerator (IE-TENG).
Zdroj: Youtube/Wisconsin Mrsec
Trenie v nanosvete
V podstate ide o to, že systém opakovane pretláča vodu cez nanopóry. Počas tohto procesu sa na rozhraní medzi stenami kremíkových pórov a vodou oddeľujú elektrické náboje. Dochádza k treniu a tým vzniká elektrina, podobne ako v makrosvete. Keď sa o seba trú určité materiály, napríklad pri chôdzi po koberci z PVC a dotyku kovovej kľučky, medzi povrchmi sa prenášajú elektróny a vytvára sa statický náboj, ktorý sa následne vybije ako malý elektrický šok.
Elektrina sa v kremíkových póroch vyrába výlučne trením spôsobeným tlakom a vodou. Táto technológia je vhodná na použitie v oblastiach vystavených vysokému mechanickému tlaku, ako sú napríklad tlmiče nárazov vozidiel. Zdroj: TU Hamburg. Copyright: Grafika: TU Hamburg DESY, Künsting
Ako vysvetľuje Luis Bartolomé, kombinácia kremíka s nanopórmi a vody vytvorila účinný zdroj elektriny. Nie sú na to potrebné žiadne exotické materiály, stačí najbežnejší polovodič a najbežnejšia kvapalina na Zemi. Prototyp dosiahol účinnosť premeny energie 9 percent, čím sa nanogenerátor IE-TENG zaradil medzi najefektívnejšie nanogenerátory typu pevná látka – kvapalina.
Architektúra inteligentných materiálov
Podľa vedcov bolo kľúčové vytvoriť presne definované kremíkové štruktúry s nanopórmi, ktoré sú vodivé a zároveň hydrofóbne. Jedným z možných využití by mohli byť autonómne senzory, ktoré by prakticky nevyžadovali údržbu, napríklad pri detekcii vody, v nositeľnej elektronike či v haptickej robotike, kde dotyk alebo pohyb generuje elektrický signál.
Podľa bádateľov znamenajú materiály poháňané vodou začiatok novej éry udržateľných technológií.
Zdroj: Nachrichten, Nano Energy
(zh)
