Agregat prądotwórczy pracuje na naturalnej wilgotności atmosferycznej

Agregat prądotwórczy pracuje na naturalnej wilgotności atmosferycznej

Znacznik czasu: 4 sierpnia 2023 11:20
Węzeł źródłowy: 2803732
04 sierpnia 2023 (Wiadomości Nanowerk) Naukowcy szukają sposobów wykorzystania szeroko rozpowszechnionej w środowisku naturalnym energii o niskiej wartości do wytwarzania energii elektrycznej. Zespół badawczy stworzył generator prądu, który zbiera naturalną wilgotność powietrza i wytwarza ciągłe sygnały elektryczne. Jest to pierwszy generator wilgoci zaprojektowany przy użyciu nanomateriału zwanego polioksometalanami. Ma potencjał, aby stać się nowym kierunkiem badań nad polioksometalanami w zrównoważonym wykorzystaniu energii o niskiej wartości. Prace zespołu publikowane są w czasopiśmie Badania nano („Polioksometalany do ciągłego wytwarzania energii przy pomocy wilgoci atmosferycznej”). Generator prądu polioksometalanu Generator prądu polioksometalowego zbiera naturalną wilgotność atmosferyczną i wytwarza ciągłe sygnały elektryczne poprzez nierównomierny rozkład i kierunkowy ruch jonów, zapewniając efektywne gromadzenie i wykorzystanie energii o niskiej wartości. (Zdj.: Nano Research, Tsinghua University Press) Zespół podjął się rozwiązania problemu nieciągłości w działaniu urządzeń do konwersji energii. Starali się zaradzić niedoborom materiałów do wytwarzania energii w wilgoci atmosferycznej i ograniczonej projektowalnej wydajności materiałów. „Chcieliśmy zrozumieć proces konwersji energii wilgoci atmosferycznej na energię elektryczną oraz rolę polioksometalanów w wytwarzaniu energii w wyniku wilgoci atmosferycznej” – powiedział Weilin Chen, profesor na Wydziale Chemii Northeast Normal University. Polioksometalany, znane jako POM, mają specjalną morfologię i właściwości funkcjonalne, co czyni je bardzo przydatnymi w kontrolowanych syntezach, montażu i badaniach wydajności. Stanowią wszechstronną klasę nieorganicznych materiałów molekularnych. Nanomateriały POM mogą samoorganizować się, tworząc mikroporowate struktury zdolne do gromadzenia wilgoci atmosferycznej. Są również przyjazne dla środowiska, charakteryzują się dużą stabilnością w środowisku świetlnym, cieplnym i chemicznym. Naukowcy spodziewają się, że nanomateriały POM to materiały, które mogą efektywnie wykorzystywać wilgoć atmosferyczną. Zespół skonstruował POM w organiczne klastry amonowo-polioksoanionowe. Klastry połączono w cienkowarstwowe generatory prądu z maleńkimi, nanometrowymi porami, zwanymi mikroporami, które mogą pracować w wilgoci atmosferycznej. Ich malutki generator POM wytwarzał napięcie 0.68 V, był stabilny i pracował nieprzerwanie w niemal całkowicie naturalnym środowisku, przy wilgotności powietrza w zakresie od 10 do 90 procent. Generator wilgotności atmosferycznej POM działa w ten sposób, że nanoklastry POM spontanicznie absorbują wilgoć atmosferyczną za pomocą mikroporów w błonach nanodrutów POM. Tworzą gradient dystrybucji wody, który jest strukturalną podstawą wytwarzania energii. Generator POM okazał się mieć wysoką stabilność i ciągłą wydajność wytwarzania energii. Zespół ustalił, że generator prądu POM może skutecznie zbierać naturalną wilgotność atmosferyczną i wytwarzać ciągłe sygnały elektryczne w wyniku nierównomiernego rozkładu i kierunkowego ruchu jonów. Praca ta dostarcza nowych pomysłów na ciągłe wykorzystanie energii o niskiej wartości i nowy kąt badawczy dla chemii polioksometalanów. Zaistniała pilna potrzeba opracowania ciągłej energii o niskiej wartości w środowisku naturalnym. W ramach wcześniejszych badań naukowcy stworzyli urządzenia, które gromadzą i wykorzystują energię o niskiej wartości. Jednak urządzenia te mają ograniczone możliwości, ponieważ energia o niskiej wartości jest nieciągła i niestabilna. W ostatnich latach naukowcy poczynili postępy w wykorzystaniu energii wilgoci atmosferycznej. Jednak generator POM opracowany przez zespół jest pierwszym generatorem wilgoci, który wytwarza moc ciągłą. Ten generator POM ma wiele potencjalnych zastosowań, takich jak wykrywanie procesów oddechowych człowieka; wykrywanie, rejestrowanie i alarmowanie wilgotności otoczenia; integracja z urządzeniami elektrycznymi w celu uzyskania ciągłego zasilania urządzeń; oraz zaspokojenie potrzeb w zakresie energii elektrycznej w wielu scenariuszach. „Najważniejszym przesłaniem jest to, że poprzez projektowanie i modyfikację nanomateriałów POM osiągnięto ciągłe wytwarzanie energii przy użyciu wilgoci atmosferycznej, a mechanizm wytwarzania energii przez wilgoć atmosferyczną został dogłębnie poznany dzięki wykorzystaniu właściwości nanomateriałów POM” – powiedział Chen. Patrząc w przyszłość, zespół ma nadzieję poprawić wydajność wytwarzania energii z wilgoci atmosferycznej poprzez przesiewanie i optymalizację materiałów. Chcą osiągnąć głębsze zrozumienie procesu wytwarzania energii w wilgoci atmosferycznej.

Znak czasu:

Więcej z Nanowerk