Edullista tribosähköä ja aurinkokenno puumateriaalista

Alabaman Huntsvillen yliopiston (UAH) tutkijat ovat luoneet uudenlaisen tribosähköisen nanogeneraattorin (TENG), joka tuottaa sähköä käyttämällä kalkkikivikittiä, mikä lupaa huomattavia kustannussäästöjä perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna.

Verrattuna olemassa oleviin TENG:ihin, joissa käytetään kalliita nanoteknologiaan perustuvia valmistusmenetelmiä, UAH:n läpimurto on uudentyyppinen TENG, joka käyttää "tahmeita" materiaaleja, kuten kaksipuolista teippiä tai kalkkikivikittiä varauksen luomiseen, mikä tekee siitä paljon kustannustehokkaamman ja helpomman rakentaa.

Perinteiset TENG:t, jotka tuottavat tehoa pelkästään pinnalle kehittyvästä varauksesta, uusi materiaalirakenne hyödyntää myös materiaalin sisällä kehittyvän varauksen.

Tutkijat saavuttivat kokeissaan 16 mW:n huipputehon ravistustestissä 40 Hz:llä sähkökuormalla 8 MΩ, mikä vastaa tehotiheyttä 25,6 W/m2.

UAH:n uusi materiaalisovellus yhdessä metalloidun polyesterilevyn kanssa laajentaa taajuuskaistaa aina 80 hertsiin asti. Tyypilliset kosketinerotus-TENG:t toimivat alle 10 Hz:n taajuudella. Tämä on merkittävää, koska jotkin pienet energiankeruusovellukset, kuten terveydentilan seuranta ja puettavat eksoskeleton järjestelmät vaativat laajempaa taajuuskaistaa kerätäkseen energiaa ihmisen liikkeestä.

Materiaalikoosteen kumin kimmoisuus ja kalsiittikristalliittien nanokovuus antoivat rakenteelle kestävyyttä jopa 250 000 kontaktin erotusjakson verran.

UAH:n tutkijat suunnittelevat generaattoreidensa tulevaa tutkimusta eri mineraalien kuten marmorin, hiekkakiven ja kuun maaperän tehokkuuden mittauksilla.

Yhdestä luonnon yleisimmistä orgaanisista materiaaleista – ligniinistä – voidaan luoda vakaita ja ympäristöystävällisiä orgaanisia aurinkokennoja.

Linköpingin yliopiston ja Royal Institute of Technologyn (KTH) tutkijat ovat nyt kehittäneet orgaanisen aurinkokennon, jossa osa aurinkokennon katodiin yhdistetystä elektronien kuljetuskerroksesta on valmistettu ns. kraftligniinistä, jota saadaan suoraan puumassasta.

Vaikka tällä hetkellä vain pieni osa aurinkokennosta on valmistettu ligniinistä, pitkän aikavälin tavoitteena on rakentaa aurinkokenno lähes kokonaan puumateriaaleista.

”Haluamme rakentaa tehokkaita, luotettavia, halpoja ja ympäristöystävällisiä aurinkokennoja. Tämän tutkimuksen avulla voimme osoittaa, että tämä on mahdollista ja ensimmäinen askel kohti nykypäivän öljypohjaisten materiaalien korvaamista puupohjaisilla vaihtoehdoilla”, sanoo Mats Fahlman, Linköpingin yliopiston orgaanisen elektroniikan laboratorion (LOE) professori.

"Orgaaniset aurinkokennot eivät koskaan ole tehokkaimpia. Mutta niiden etuna on, että ne ovat myrkyttömiä, kestäviä ja halpoja. Jos niiden hyötysuhde on 15 - 20 prosenttia, se on enemmän kuin tarpeeksi useimpiin sovelluksiin”, Mats Fahlman sanoo.

Aiheista aiemmin:

Sähköä veden loiskeesta

Puuperäistä käyttövoimaa langattomille antureille

Kohti lyijytöntä aurinkoenergiaa