Energiaa ? milloin ja missä tahansa

Hong Kongin yliopiston konetekniikan laitoksen tutkimusryhmä on kehittänyt uudenlaisen kosteusaktivoituvan sähkögeneraattorin (MEG), joka tuottaa sähköä ympäristöystävällisellä tavalla hyödyntämällä pelkästään ilmasta saatavaa kosteutta. Ja toisin kuin useimmat nykyiset MEG:t, uusi malli voi toimia pitkiä aikoja jopa kuivissa olosuhteissa.

”Tarpeesta löytää energiaa milloin tahansa ja missä tahansa, aloitimme tämän työn kääntymällä ilmakehän kosteuden puoleen, joka on runsas ja jatkuvasti saatavilla oleva luonnonvara, ja hyödyntämällä Hongkongin tyypillisen kosteaa ilmastoa käytännön testiympäristönä”, sanoo tutkimusryhmän vetäjä, professori Dong-Myeong Shin.

Aiempia malleja on toistuvasti haitannut kaksi merkittävää estettä todellisessa käyttöönotossa: voimakas suorituskyvyn lasku alhaisessa kosteudessa ja lyhyt sähköntuotantoaika.

”Nämä puutteet motivoivat meitä suunnittelemaan uudelleen MEG-elementtejä, jotka kykenevät ylläpitämään vakaata sähköntuotantoa jopa alhaisessa suhteellisessa kosteudessa, ja saimme onnistuneesti merkittäviä tuloksia”, professori Shin jatkaa. ”Tälle pohjalle rakentaen jatkuva jatkotyömme keskittyy yhteen alan haastavimmista osa-alueista, pitkän aikavälin virran ja tuoton vakauteen, kehittämällä uuden hydrogeeliarkkitehtuurin, ja laitetason suorituskykytestaus on parhaillaan käynnissä.”

Laitteen ensisijainen aktiivinen materiaali on kationinen hydrogeeli, jossa positiivisesti varautuneet osat on immobilisoitu polymeerirunkoon, kun taas vain vasta-anionit pysyvät liikkuvina ja osallistuvat ionien kuljetukseen.

Artikkelin ensimmäinen kirjoittaja Eunjong Kim, totesi: "Tällä perusteella asetimme keinotekoisesti suolapitoisuusgradientin hydrogeeliin, mikä ylläpiti epätasapainoista ionien uudelleenjakautumista ja mahdollisti ionien kulkeutumisen pitkien käyttöaikojen ajan."

Uusi generaattori tuottaa yksittäisenä laitteena 13,8 milliwattia neliömetriä kohden (mW/m2) 30 prosentin suhteellisessa kosteudessa ja nousee noin 42 mW/m2:iin 80 prosentin suhteellisessa kosteudessa – verrattuna muihin MEG-yksiköihin, joiden käyttöikä on alle 16 tuntia.

Vain kuusi tällaista yksikköä päällekkäin riitti virtalähteeksi elektroniselle rannekellolle, ja vakaa toiminta säilyi jopa 135 päivän kuluttua. Suuremmassa mittakaavassa 80 yksikön sarjamoduuli tuotti noin 40 volttia, mikä mahdollisti kaupallisen äly-ikkunakalvon toiminnan huoneenlämmössä, mikä osoitti modulaarisen integroinnin käytännön toteutettavuuden.

Aiheesta aiemmin:

Puuvilla kerää sähköä kosteudesta

Nanorakenteilla energiaa haihtuvasta vedestä