Kraft/prestandabitar: 1 februari

Tånginspirerad energiskörd
Forskare från Dalian Maritime University, Georgia Institute of Technology och Sun Yat-sen University utvecklade flexibla kraftgeneratorer som efterlikna hur tång svajar för att effektivt omvandla yt- och undervattensvågor till elektricitet för att driva marinbaserade enheter.

Nätverk av sensorer är utspridda över kustzoner och samlar in information om strömmar, tidvatten, vattenkvalitet och ger navigeringshjälp till fartyg. Ofta är dessa sensorer beroende av batterier som måste bytas ut och inte är på lämpliga platser för att dra fördel av sol eller vind.

Inspirerade av växterna som lever på havsbotten utvecklade forskarna flexibla triboelektriska nanogeneratorer (TENG). Genom att kopiera hur tångsträngar vibrerar kan de flexibla TENG:erna utnyttja vågrörelser.

För att göra de triboelektriska ytorna belade forskarna 1.5-tums gånger 3-tums remsor av två olika polymerer i ett ledande bläck. Sedan kilades en liten svamp mellan remsorna, vilket skapade en tunn luftspalt, och hela enheten förseglades, vilket skapade en TENG. I tester, när TENG:erna flyttades upp och ner i vatten, böjde de sig fram och tillbaka och genererade elektricitet. När forskarna satte TENG i vattentryck liknande de som finns under vattnet i kustzoner, fann de att luftgapet mellan de två ledande materialen minskade. Men enheterna genererade fortfarande en ström vid 100 kPa tryck - samma tryck som vanligtvis finns på ett 30 fots vattendjup där det nästan inte finns någon undervattensvågrörelse.

Slutligen använde forskarna en vågtank för att visa att flera TENGs kunde användas som ett mini undervattenskraftverk, som levererar energi till antingen en termometer, 30 lysdioder eller en blinkande LED-fyr i miniatyr. Forskarna säger att deras tångliknande TENG kan minska beroendet av batterier i kustzoner, inklusive för marina sensorer.

Fängsla alger för artificiell fotosyntes
Forskare vid Nanyang Technological University Singapore undersöker hur man kan förbättra artificiell fotosyntes och fann att innesluter algprotein i vätskedroppar kan dramatiskt förbättra algernas ljusskördande och energiomvandlande egenskaper med upp till tre gånger.

Konstgjord fotosyntes är ett potentiellt sätt att på ett hållbart sätt generera elektricitet, utan avfallsbiprodukter från tillverkning av solpaneler. Alternativt kan forskning om det också bidra till att öka prestanda hos solceller.

"Artificiell fotosyntes är inte lika effektiv som solceller för att generera elektricitet. Det är dock mer förnybart och hållbart. På grund av ett ökat intresse för miljövänliga och förnybara teknologier har utvinning av energi från ljusuppsamlande proteiner i alger väckt stort intresse inom området bioenergi, säger biträdande professor Chen Yu-Cheng från School of Electrical and Electronic Engineering vid School of Electrical and Electronic Engineering vid NTU Singapore.

Forskarna tittade på en viss typ av protein som finns i röda alger, kallade phycobiliproteins, som är ansvariga för att absorbera ljus i algcellerna för att få igång fotosyntesen. "På grund av sina unika ljusemitterande och fotosyntetiska egenskaper har fykobiliproteiner lovande potentiella tillämpningar inom bioteknik och solid-state-enheter. Att öka energin från ljusupptagningsapparaten har varit i centrum för utvecklingsarbetet för organiska enheter som använder ljus som strömkälla, säger Chen.

För att förstärka mängden energi som alger kan generera, utvecklade forskargruppen en metod för att innesluta röda alger i små flytande kristaller mikrodroppar som är 20 till 40 mikron stora och exponerade dem för ljus.

När ljus träffar droppen uppstår en "viskningsgalleri"-effekt, där ljusvågor färdas runt droppens böjda kanter. Ljus fångas effektivt inuti droppen under en längre tid, vilket ger fler möjligheter för fotosyntes att äga rum.

"Droppen beter sig som en resonator som begränsar mycket ljus," sa Chen. "Detta ger algerna mer exponering för ljus, vilket ökar fotosynteshastigheten. Ett liknande resultat kan uppnås genom att belägga utsidan av droppen med algproteinet också."

Forskarna sa att dropparna lätt kan produceras i bulk till låg kostnad, och föreslår att de skulle kunna användas i "algfarmar", där tätt växande alger i vattendrag så småningom kan kombineras med större flytande kristalldroppar för att skapa flytande kraft generatorer.

"Mikrodropparna som används i våra experiment har potential att skalas upp till större droppar som sedan kan appliceras på alger utanför en laboratoriemiljö för att skapa energi. Även om vissa kanske anser att algtillväxt är ful, spelar de en mycket viktig roll i miljön. Våra resultat visar att det finns ett sätt att omvandla det som vissa kan se som "bio-skräp" till biokraft, säger Chen.