تولید برق از حرکت‌های ساده توسط منبع انرژی بی‌سیم

محققان منبع انرژی بی‌سیم را تولید کرده‌اند که از طریق حرکت مکانیکی ساده، مانند امواج در اقیانوس، ضربه‌ای از یک پا یا کف دست، تولید می‌شود.

به گزارش «انرژی امروز» از صنعت و بازار، در مارس 2017 گروهی از فیزیکدانان CNI اختراع نانوژنراتور فوق العاده ساده تریبوالکتریک یا U-TENG – یک دستگاه کوچک را به سادگی از پلاستیک و نوار ساخته‎اند که باعث تولید برق از حرکت و ارتعاش می‎شود. هنگامی که دو ماده به هم متصل می‎شوند – مثلا – از طریق تکان دادن دست یا پا ، ولتاژ تولید شده و توسط یک مدار خارجی بی‎سیم تشخیص داده می‎شود. انرژی الکتریکی به وسیله مدارو سپس در یک خازن یا باتری ذخیره می شود.

نه ماه بعد، در یک مقاله منتشر شده در مجله Advanced Energy Materials، محققان یک نسخه بی‎سیم TENG را به نام W-TENG نامگذاری کرده اند که به شدت کاربرد برنامه های کاربردی را گسترش می دهد. W-TENGتحت همان فرضیه U-TENG مهندسی شده است، با استفاده از موادی که در الکترونیک متقارن هستند و زمانی که در تماس با یکدیگر قرار می گیرند ولتاژ تولید می کنند.

در W-TENG، پلاستیک با فیبر چند قطعه ساخته شده از گرافن – یک لایه گرافیت یا سرب مداد و یک پلیمر زیست تخریب پذیر شناخته شده به عنوان پلی-لاکتیک اسید (PLA) – مبادله شد. PLA به تنهایی برای جداسازی بارهای مثبت و منفی عالی است، اما نه در ساخت برق – به همین دلیل محققان آن را با گرافن پیوند زده اند. نوار کاپتون، جذب  مواد الکترونیکی U-TENG – با تفلون، یک ترکیب شناخته شده برای پوشش های نانسیتیک پخت و پز، جایگزین شده است.

راماکیشنا پودلا، نویسنده متناظر مطالعه و دستیار استاد فیزیک در کلمسون می‌گوید: «ما از تفلون استفاده می کنیم، زیرا دارای گروه های زیادی از فلورین است که بسیار الکترونگاتیو هستند، در حالی که گرافن PLA بسیار الکتروپوزیتیو است، این یک راه خوب برای ایجاد ولتاژ بالا است».

برای به دست آوردن گرافن، محققان ترکیب اصلی آن، گرافیت را در معرض یک موج صوتی با فرکانس بالا قرار دادند. موج صوتی پس از آن به عنوان نوعی چاقو عمل می کند .  این فرآیند، قابیلیت CNI درافزایش تولید گرافن برای تحقیق و توسعه W-TENG و سایر اختراعات نانومواد در حال توسعه است.

نتیجه نهایی یک دستگاه است که حداکثر ولتاژ 3000 ولت را تولید می کند – برای برق 25 خروجی برق استاندارد، یا در مقیاس بزرگتر، پنجره های هوشمند رنگی یا مانیتور ال سی دی (LCD).کافی است.  از آنجا که ولتاژ بسیار بالا است، W-TENG یک میدان الکتریکی در اطراف خود ایجاد می کند که می تواند به صورت بی سیم حساس باشد. انرژی الکتریکی نیز می تواند به صورت بی سیم در خازن ها و باتری ها ذخیره شود. چندین کشور در حال توسعه نیاز به انرژی زیادی دارند، هرچند ممکن است دسترسی به باتری ها یا پریز برق در چنین شرایطی وجود نداشته باشد. W-TENG می تواند یکی از روش های تولید انرژی پاک در این مناطق باشد.