Новая машина вырабатывает электричество из снежного кома

• Исследователи создали первое в своем роде устройство для выработки статического электричества за счет падающего снега.
• Его можно интегрировать с солнечными батареями для обеспечения непрерывного энергоснабжения в снежных условиях.
• Он также работает как датчик с автономным питанием для отслеживания направления ветра и интенсивности снегопада.

В районах, где выпадает снег, довольно сложно получить доступ к возобновляемым экологически чистым источникам энергии, таким как ветряные турбины и солнечная энергия. Экстремальные погодные условия, такие как короткий световой день, продолжительная облачность, минусовые температуры и сильное накопление снега, могут повлиять на выработку энергии.

Некоторые альтернативные методы используют такие местные погодные условия и обеспечивают более жизнеспособную стратегию производства энергии. Однако обычные метеорологические датчики и метеостанции имеют множество ограничений, например, их способность работать в таких экстремальных условиях, сложная конструкция, стоимость и потребность в устойчивом источнике энергии для эффективного функционирования.

Недавно исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали новое устройство, способное вырабатывать электричество из падающего снега. Это недорогое первое в своем роде устройство, гибкое, как пластиковый лист.

Трибоэлектрический наногенератор на основе снега

Это умное устройство может определять количество выпадающего снега, его направление и скорость ветра. Наногенератор создает заряд за счет статического электричества и генерирует энергию за счет обмена электронами.

Когда один материал взаимодействует с другим, он захватывает электроны, а другой отдает электроны. Так можно разделить заряды и произвести статическое электричество.

В этом случае снег содержит положительные заряды и готов отдать электроны. Исследовательская группа использовала синтетический каучукоподобный материал (силикон), который состоит из атомов кислорода и кремния, а также водорода, углерода и других элементов. Поскольку этот материал содержит отрицательные заряды, при контакте со снегом он создает заряд, который улавливается устройством для производства электроэнергии.

Ссылка:Science Direct | DOI:10.1016 / j.nanoen.2019.03.032 | UCLA

Это недорогое устройство для 3D-печати состоит из листа силикона и электрода для захвата заряда. Его легко изготовить благодаря широкой доступности силикона, который широко используется в широком спектре продуктов, от биомедицинских имплантатов до изоляции электрических проводов.

Для достижения наилучших характеристик материал должен собирать как можно больше электронов. Исследователи протестировали различные материалы для этой работы и обнаружили, что силикон генерирует больше заряда, чем другие материалы, такие как тефлон и алюминиевая фольга.

В частности, устройство может генерировать удельную мощность 0,2 мВт / м ² . , и напряжение холостого хода до 8В. Его можно интегрировать с обычными солнечными панелями для обеспечения непрерывного энергоснабжения в снежных условиях.

Другое применение

Наногенератор может точно контролировать зимние виды спорта, такие как катание на лыжах, и повышать эффективность спортсменов при прыжках, беге или ходьбе. Он также может определять параметры, которые не могут быть обнаружены с помощью умных часов, например основные модели движений, используемые в беговых лыжах.

Читайте:солнечные панели теперь могут следовать за Солнцем, чтобы собирать больше энергии

Это может помочь новому поколению носимых устройств с автономным питанием лучше отслеживать выступления спортсменов и показывать, маршируют ли они, прыгают, ходят или бегают.