Nanohuokoinen pii tuottaa sähköä kitkasta veden kanssa

Eurooppalainen tutkimusryhmä, johon kuuluu DESY:n ja Hampurin teknillisen yliopiston (TUHH) tutkijoita, on kehittänyt uuden tavan muuntaa mekaanista energiaa sähköksi – käyttämällä nanometrin kokoisissa piin huokosissa olevaa vettä aktiivisena työfluidina.

Nano Energyssä julkaistussa tutkimuksessa tutkijat osoittavat, että veden syklinen tunkeutuminen ja pursuaminen vettä hylkiviin nanohuokoisiin piimonoliittiin voi tuottaa mitattavissa olevaa sähkötehoa.

Kehitetty järjestelmä, joka tunnetaan nimellä Intrusion-Extrusion Triboelectric Nanogenerator (IE-TENG), käyttää painetta pakottaakseen vettä toistuvasti nanomittakaavan huokosiin ja niistä ulos. Tämän prosessin aikana varauksen muodostuminen tapahtuu kiinteän aineen ja nesteen rajapinnassa.

Tämä on yksi kitkasähkön tyyppi, jota esiintyy usein jokapäiväisessä elämässä.

Saavutettu jopa 9 prosentin energianmuunnoshyötysuhde on yksi kaikkien aikojen korkeimmista kiinteän aineen ja nesteen nanogeneraattoreilla raportoiduista.

”Jopa puhdas vesi, nanomittakaavassa suljettuna, voi mahdollistaa energianmuunnoksen”, sanoo Patrick Huber tutkijalaitosten BlueMat – Water-Driven Materials Excellence Clusterin tiedottaja.

Luis Bartolomé (CIC energiGUNE) lisää: ”Nanohuokoisen piin ja veden yhdistäminen mahdollistaa tehokkaan ja toistettavan virtalähteen – ilman eksoottisia materiaaleja, vaan käyttämällä maapallon yleisintä puolijohdetta, piitä, ja yleisintä nestettä, vettä.”

”Ratkaiseva askel oli tarkasti suunniteltujen piirakenteiden kehittäminen, jotka ovat samanaikaisesti johtavia, nanohuokoisia ja hydrofobisia”, selittää Manuel Brinker Hampurin teknillisestä yliopistosta. ”Tämä arkkitehtuuri mahdollistaa veden liikkeen hallinnan huokosten sisällä – mikä tekee energianmuunnosprosessista sekä vakaan että skaalautuvan.”

Teknologia tasoittaa tietä autonomisille ja huoltovapaille anturijärjestelmille – esimerkiksi veden havaitsemisessa, urheilun ja terveyden seurannassa älyvaatteissa tai haptisessa robotiikassa, jossa kosketus tai liike tuottaa suoraan sähköisen signaalin.

”Vesikäyttöiset materiaalit merkitsevät uuden sukupolven itseään ylläpitävien teknologioiden alkua”, korostavat vastaavat kirjoittajat Simone Meloni ja Jaroslav Grosu.

Aiheesta aiemmin:

Tiedemiehet kehittäneet uuden tavan tuottaa energiaa pienillä helmillä

Edullista tribosähköä ja aurinkokenno puumateriaalista

Sähköä veden loiskeesta