Tiedemiehet kehittäneet uuden tavan tuottaa energiaa pienillä helmillä

Kansainvälinen tutkijaryhmä Vrije Universiteit Brusselin kemiantekniikan laitokselta, Riian teknisestä yliopistosta, Melbournen kuninkaallisesta teknologiainstituutista ja Twenten yliopiston MESA+-instituutista on löytänyt uudenlaisen tribosähköisen nanogeneraattorin (TENG).

TENG:ien mekanismia kutsutaan kosketussähköistymiseksi, mikä kuvaa kirjaimellisesti prosessia, jossa kaksi erilaista materiaalia varautuvat kitkasta, tarttumisesta ja irtoamisesta rajapinnassa ja tuottavat siten pieniä määriä sähköä.

Viime aikoihin asti ajateltiin, että tribosähköistyminen vaati eri materiaalien saattamista kosketukseen. Tämä on kuitenkin sittemmin kumoutunut sekä kalvoille että rakeisille materiaaleille.

Nyt tehty löytö saman materiaalin kosketussähköistämisen löytö rakeisissa väliaineissa on avaa uusia sovelluksia, jotka vaihtelevat räätälöityjen pintojen muodostamisesta antistaattisiin pinnoitteisiin rakeisille väliaineille .

Tutkijoiden erityyppisillä helmillä tekemät testit paljastavat, että koolla ja materiaalilla on ratkaiseva rooli. Suuremmilla helmillä on taipumus saada negatiivinen varaus, kun taas pienemmät varautuvat todennäköisemmin positiivisesti.

Merkittävin vaikutus ilmenee melamiini-formaldehydi (MF) -helmillä. Tällä materiaalilla on alhainen elastisuus, mikä tarkoittaa, että se on vähemmän joustava ja pidättelee ja siirtää sähkövarausta paremmin.

Lisäksi helmien käyttö tarjoaa kustannustehokkaan vaihtoehdon kalliille tekniikalle, jota tyypillisesti käytetään TENG:issä suorituskyvyn parantamiseksi. Hiukkasten kuivavalmistus tekee myös prosessista ympäristölle kestävämmän eliminoimalla liuottimien tarpeen.

Tohtori Ignaas Jimidar VUB:sta ja tutkimuksen johtava kirjoittaja selittää: "Tutkimuksemme osoittaa, että pienet muutokset materiaalin valinnassa voivat johtaa merkittäviin parannuksiin energiantuotannon tehokkuudessa. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia tribosähköisille nanogeneraattoreille jokapäiväisessä elämässä ilman perinteisiä energialähteitä."

Lupaavista tuloksista huolimatta tarvitaan lisätoimia tämän tekniikan integroimiseksi todellisiin tuotteisiin. Tehokkuuden ja luotettavuuden parantaminen on avainasemassa laajamittaisten sovellusten mahdollistamisessa. Materiaalien ja rakenteiden tutkimus paljastaa jatkuvasti uusia mahdollisuuksia energian tuotantoon ja käyttöön.

Tutkijoiden johtopäätös, on että uuden rakeisella rajapinnalla varustetun TENG-kokoonpanon käyttöönotto osoittaa polun muuntaa konseptia kalvo-TENG:istä rakeisten materiaalien TENG-laitteisiin.

Aiheesta aiemmin:

Edullista tribosähköä ja aurinkokenno puumateriaalista

Sähköä veden loiskeesta

Joustavia keholle mukautuvia lämpösähköisiä