Power/Performance Bits: 1. februar

Tang-inspireret energihøst
Forskere fra Dalian Maritime University, Georgia Institute of Technology og Sun Yat-sen University udviklede fleksible strømgeneratorer, der efterligne den måde, tang svajer på til effektivt at konvertere overflade- og undervandsbølger til elektricitet for at drive marinebaserede enheder.

Netværk af sensorer er spredt over kystzoner og indsamler information om strømme, tidevand, vandkvalitet og yder navigationsassistance til skibe. Ofte er disse sensorer afhængige af batterier, der skal udskiftes, og de er ikke på egnede steder for at drage fordel af sol eller vind.

Inspireret af planterne, der lever på havbunden, udviklede forskerne fleksible triboelektriske nanogeneratorer (TENG'er). Ved at kopiere den måde, hvorpå tangstrenge vibrerer, kunne de fleksible TENG'er udnytte bølgebevægelser.

For at lave de triboelektriske overflader coatede forskerne 1.5 tommer gange 3 tommer strimler af to forskellige polymerer i en ledende blæk. Derefter blev en lille svamp kilet ind mellem strimlerne, hvilket skabte en tynd luftspalte, og hele enheden blev forseglet, hvilket skabte en TENG. I test, mens TENG'erne blev flyttet op og ned i vand, bøjede de sig frem og tilbage og genererede elektricitet. Da forskerne satte TENG'erne i vandtryk svarende til dem, der findes under vandet i kystzoner, fandt de ud af, at luftgabet mellem de to ledende materialer faldt. Enhederne genererede dog stadig en strøm ved et tryk på 100 kPa - det samme tryk, der typisk eksisterer ved en 30 fods vanddybde, hvor der næsten ikke er nogen undervandsbølgebevægelse.

Endelig brugte forskerne en bølgetank til at demonstrere, at flere TENG'er kunne bruges som et mini undervandskraftværk, der leverer energi til enten et termometer, 30 lysdioder eller et blinkende miniaturefyrtårns LED-fyrtårn. Forskerne siger, at deres tanglignende TENG kan reducere afhængigheden af ​​batterier i kystzoner, herunder til marine sensorer.

Fængsling af alger til kunstig fotosyntese
Forskere ved Nanyang Technological University Singapore undersøger, hvordan man kan forbedre kunstig fotosyntese og fandt ud af, at indkapsling af algeprotein i væskedråber kan dramatisk forbedre algernes lys-høst- og energiomdannelsesegenskaber med op til tre gange.

Kunstig fotosyntese er en potentiel måde at producere elektricitet på bæredygtigt, uden affaldsbiprodukter fra fremstilling af solpaneler. Alternativt kan forskning i det også hjælpe med at øge ydeevnen af ​​solcelleanlæg.

"Kunstig fotosyntese er ikke så effektiv som solceller til at generere elektricitet. Det er dog mere vedvarende og bæredygtigt. På grund af den stigende interesse for miljøvenlige og vedvarende teknologier har udvinding af energi fra lys-høstende proteiner i alger tiltrukket sig betydelig interesse inden for bioenergi, siger adjunkt Chen Yu-Cheng fra School of Electrical and Electronic Engineering ved NTU Singapore.

Forskerne så på en bestemt type protein, der findes i røde alger, kaldet phycobiliproteiner, som er ansvarlige for at absorbere lys i algecellerne for at sætte gang i fotosyntesen. "På grund af deres unikke lys-emitterende og fotosyntetiske egenskaber har phycobiliproteiner lovende potentielle anvendelser inden for bioteknologi og solid-state-enheder. Forøgelse af energien fra lysindsamlingsapparatet har været i centrum for udviklingsindsatsen for organiske enheder, der bruger lys som strømkilde,” sagde Chen.

For at forstærke mængden af ​​energi, som alger kan generere, udviklede forskerholdet en metode til at indkapsle røde alger i små flydende krystal mikrodråber, der er 20 til 40 mikron store og udsatte dem for lys.

Når lys rammer dråben, opstår der en "hviskende-galleri"-effekt, hvor lysbølger bevæger sig rundt om dråbens buede kanter. Lys er effektivt fanget i dråben i længere tid, hvilket giver flere muligheder for fotosyntese at finde sted.

"Dråben opfører sig som en resonator, der begrænser meget lys," sagde Chen. "Dette giver algerne mere eksponering for lys, hvilket øger fotosyntesehastigheden. Et lignende resultat kan opnås ved også at belægge ydersiden af ​​dråben med algeproteinet."

Forskerne sagde, at dråberne nemt kan produceres i bulk til lave omkostninger, og foreslår, at de kunne bruges i "algefarme", hvor tætvoksende alger i vandmasser til sidst kunne kombineres med større flydende krystaldråber for at skabe flydende kraft generatorer.

"De mikrodråber, der bruges i vores eksperimenter, har potentialet til at blive skaleret op til større dråber, som derefter kan påføres alger uden for et laboratoriemiljø for at skabe energi. Mens nogle måske anser algevækst for at være uskønt, spiller de en meget vigtig rolle i miljøet. Vores resultater viser, at der er en måde at konvertere det, som nogle kunne betragte som 'bio-skrald', til biokraft,” sagde Chen.