To sprytne urządzenie wytworzy energię elektryczną ze śniegu
Śnieżne miejsca nie są idealne do wytwarzania energii elektrycznej z fotowoltaiki ‒ panele słonecznie nie są z stanie zbyt wiele zdziałać, jeśli zostaną zakopane pod warstwą śniegu. Teraz zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) opracował nowe urządzenie, które może produkować energię elektryczną wykorzystując do tego biały puch.
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles opracowali urządzenie, które jest w stanie wytworzyć energię elektryczną z czegoś tak naturalnego i powszechnego jak śnieg.
To urządzenie, to tryboelektryczny nanogenerator na bazie śniegu. Brzmi skomplikowanie? Naukowcy skrócili nazwę do „snow TENG” (TENG z ang. triboelectric nanogenerator). Jak sama nazwa wskazuje, działa on na skutek efektu tryboelektrycznego, co oznacza, że używa elektryczności statycznej do generowania ładunku poprzez wymianę elektronów. Tego rodzaju urządzenia były wykorzystywane do produkcji generatorów, które pobierają energię z ruchów ciała, ekranów dotykowych, a nawet kroków.
Na jakiej zasadzie działa urządzenie?
Śnieg jest naładowany dodatnio, więc pocieranie go o materiał o przeciwnym ładunku pozwala na wyciągnięcie z niego energii. Po kompleksowej serii testów zespół zdecydował się na silikon ‒ syntetyczny materiał podobny do gumy, który składa się m. in. z atomów krzemu i atomów tlenu. Gdy spadający śnieg styka się z powierzchnią silikonu, wytwarza się ładunek, który wychwytuje urządzenie, tworząc elektryczność.
„Śnieg jest już naładowany, więc pomyśleliśmy, dlaczego nie przynieść innego materiału o przeciwnym ładunku i wyodrębnić ładunek w celu wytworzenia energii elektrycznej?” ‒ powiedział jeden z autorów urządzenia dr Maher El-Kady z University of California w Los Angeles. „Po przetestowaniu dużej liczby materiałów, w tym folii aluminiowych i teflonu, stwierdziliśmy, że silikon wytwarza więcej ładunku niż jakikolwiek inny materiał”.
Snow TENG, który można wydrukować w 3D, jest wykonany z warstwy silikonu przymocowanej do elektrody. Zespół twierdzi, że może być zintegrowany z panelami słonecznymi, dzięki czemu będzie mógł nadal generować energię elektryczną nawet pod warstwą śniegu.
Żeby było jasne, ta technologia jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju. Problem polega na tym, że Snow TENG w obecnej formie wytwarza dość niewielką ilość energii elektrycznej ‒ gęstość mocy wynosi zaledwie 0,2 mW na metr kwadratowy. Oznacza to, że urządzenia nie opłaca się podłączać do sieci jak panel słoneczny, ale można go wykorzystać jako samozasilający się czujnik pogodowy.
„Urządzenie może pracować w odległych obszarach, ponieważ generuje moc i nie potrzebuje baterii” , mówi Richard Kaner, jeden z autorów badania. „To bardzo sprytne urządzenie, to stacja pogodowa, która może powiedzieć, ile śniegu pada, kierunek, w którym pada śnieg, i kierunek i prędkość wiatru”.
- Abdelsalam Ahmed, Islam Hassan, Esraa Elsanadidy, Gayatri S. Phadked, Maher F. El-Kady, Richard B. Kaneref, James F. Rusling, Ponnambalam Ravi Selvaganapathy; "All printable snow-based triboelectric nanogenerator"; Nano Energy Volume 60, June 2019, Pages 17-25;
