Nestepisaroilla jopa viiden voltin jännite

MoS2:n pinnalla liikkuva nestepisara tuottaa jopa 5 voltin jännitteen

Nagoyan ja Kyushun yliopistojen tutkijat keskittyivät nesteen pienen liikkeen aiheuttamaan energiaan ja kehittivät laitteen, joka tuottaa yli viiden voltin jännitteen suoraan nestepisaran liikkeestä.

Tällainen joustavista ohutkalvoista valmistettu laite tuottaa sähköä, kun vesipisarat liukuvat pitkin sen pintaa. Tekniikkaa odotetaan sovellettavan nestevirtauksista käyttövoimansa ottaviin laitteisiin, kuten antureihin, jotka valvovat tehtaiden jätevesien laatua.

Pienestä nestevirtauksesta syntyvä energiaa ei ole toistaiseksi käytetty tehokkaasti. On osoitettu, että grafeenilevy voi tuottaa sähköä nesteen liikkeestä pinnan yli. Sen lähtöjännite on kuitenkin rajoittunut noin 0,1 volttiin, mikä ei riitä juuri mihinkään.

Nagoya - Kyushun tutkimusryhmä osoitti, että molybdeenidisulfidin (MoS2) käyttäminen grafeenin sijaan generaattorin aktiivisena materiaalina mahdollistaa jopa viisi volttia sähköä nestepisaroista.

MoS2:n käyttö tällaisena generaattorina edellyttää kuitenkin laaja-alaisen MoS2-kalvon valmistamista ja sijoittamista esimerkiksi putken muotoon taipuvalle muovikalvolle.

Tavanomaisilla menetelmillä sellainen on kuitenkin ollut vaikeaa toteuttaa mutta tutkimusryhmä käytti kemiallista höyrysaostusta safiirisubstraatille sekä erilaisien apumateriaalien avulla he pystyivät tuottamaan siirrettävän syntetisoidun MoS2-kalvon muovikalvon melko helposti.

Professori Ohno toteaa: "MoS2 -generaattorimme pystyy keräämään energiaa useista nestemäisten liikkeiden muodoista, mukaan lukien pisarat, ruiskutus ja meriaallot. Laajemmasta näkökulmasta katsoen tätä laitetta voitaisiin käyttää myös hydrodynaamisissa sovelluksissa, kuten sähkön tuotanto sadevesistä ja vesiputouksista."

Pohangin teknillinen yliopiston (POSTECH) tutkijat ovat puolestaan kehittäneet uuden tekniikan lisätäkseen tribosähköisen nanogeneraattorin (TENG) tuottamaa energiaa. Lisäksi he kehittivät integroidun piirin, joka tekee tästä energiasta käytännöllistä sähköenergiaa.

Tätä ennen triboelektrisistä nanogeneraattoreista on tehty monia tutkimuksia, mutta niiden kaupallistaminen on ollut vaikeaa, koska sen energiantuotto on kovina rajallista.

Nyt tutkijat valmistivat erityisen nanopintarakenteen käyttämällä nanotulostusprosessia ja dipolijärjestystä oikovaa pollausprosessia tuottaakseen enemmän staattista sähköä.

Kehitetty mikropiiri muutti tribogeneraattorin tuottaman jaksottaisen ja epävakaan sähköenergian luotettavaksi virtalähteeksi. He osoittivat, että jopa 2,5 μW syöttöenergian muunnoshyötysuhde oli yli 70%.

Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun TENG-toteutuksesta saatiin 1,8 voltin vakaa teho saatiin ilman apuvirtalähdettä. Tämä määrä tehoa riitti lämpö- ja kosteusmittarien, laskimen ja muun käyttämiseen.

Aiheista aiemmin:

Sähköä ruosteen avulla

Nesteitä ja molekyylejä sähkön tuottajiksi