Nesteitä ja molekyylejä sähkön tuottajiksi

Purdue-yliopiston tutkijat loivat kehoon liitettävää teknologiaa muuntamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi. Kuva: Wenzhuo Wu / Purduen yliopisto

Purduen yliopistossa toiminut tutkijatiimi on luonut uudenlaisen käyttökelpoisen teknologian muuntamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi.

"Työmme on tärkeä askel kohti omavoimaisen, ihmiseen integroitujen tekniikoiden käytännön toteutusta", toteaa tutkimusta vetänyt Wenzhuo Wu.

Purdue-tiimi kehitti nestemäisen metallin sisältävän triboelektrisen nanogeneraattorin, nimeltään LMI-TENG. Tekniikka voi kerätä ja tunnistaa kehosta tulevia biomekaanisia signaaleja ja käyttää niitä tehontuottoon ja ohjaamaan teknisiä laitteita.

LMI-TENG koostuu nestemäistä metallia sisältävästä toiminnallisesta silikonista, joka on kahden Ecoflex-kerroksen välissä.

"Tajusimme, että neste edustaa kaikenlaisia muotoja, joka voi muokkautua eri muotoihin", toteaa Wu. "Teknologiamme avulla puettava elektroniikka voi käyttää muuten hukkaan menevää energiaa ja muuntaa sen energiaksi, joka pystyy käyttämään ja hallitsemaan sotilas- ja kuluttajasovelluksissa käytettäviä elektronisia laitteita ja työkaluja.

Aurinkoenergia on yksi tämän alan mahdollinen vaihtoehto mutta aurinko ei paista rakennusten sisätiloihin.

Keinotekoinen huonevalaistus on kuitenkin kaikkialla kodeissa, kouluissa, toimistoissa ja myymälöissä. Japanilaiset Ryota Arai, Takuma Yasuda ja kollegat ovat tutkineet orgaanista aurinkosähköä (OPV), joka toimii tehokkaammin sisätilojen keinovalaistuksessa kuin auringonvalossa.

Pieniin BDT-2T-ID molekyyleihin perustuvat uudenlaiset OPV:t ylittivät suorituskyvyllään muita vastaavia laitteita, jopa pii aurinkokennotekniikkaan perustuvia.

Liuoskäsittelyllä tuotetut pienimolekyyliset OPV:t osoittavat tutkimuksissa hyvää yli 16 prosentin muuntotehokkuutta valkoisen LED-valaistuksen aikana. Teknisesti se tuottaa 200 ja 1000 luxin valaistuksella 12,4 ja 65,3 mikrowattia tehoa per neliösenttimetri.

Todellisissa sovelluksissa tämä OPV-järjestelmä on tarkoitettu sarjaan kytketyn moduulin valmistamiseksi, jolloin aktiivinen pinta-ala on noin 10 cm2 ja se kykenee tuottamaan yli 100 mikrowatin antotehon yli 4,2 voltin jännitteellä 200 luksin valaistusolosuhteissa.

Nämä tulokset osoittavat, että tällaiset OPV:t ovat lupaavia sähköenergian sisätilojen omavoimaisille elektronisille laitteille.

Aiheesta aiemmin:

Energian keruuta MEMS:llä ja fraktaaleilla