Использование якорных ионных капель для сбора энергии ветра с низкой скоростью

Схематическая иллюстрация и мощность производства электроэнергии DWG.(А) Разработка деталей генератора, включающая ионную жидкость, сидящие на модифицированных массивах нанопроволоков полидиметилсилоксана (PDMS) под направленным ветром.(B) Схематическая диаграмма, показывающая высоту нанопроволока (H), диаметр (D) и расстояние между центром к центру (P).(C) Статистика распределения D и P модифицированного массива нанопроволоков.(D) FTIR -спектры нанопроволоков PDMS до и после прививки с кистями сульфоната полибензола натрия (PSS).(E) Непрерывная эволюция напряжения с открытым замыканием UOC (зеленая линия) и тока короткого замыкания (оранжевая линия) с устройства DWG, когда относительная влажность φ = 40% и скорость ветра vwind ≈ 2 м/с.(F) Контролируемые изменения UOC с циклическим ветром и ветром от работы.Кредит: Материалы Национальной академии наук (2023).Doi: 10.1073/pnas.2303466120

Команда химиков и инженеров, связанных с множеством учреждений в Китае, работая с одним коллегой из США, а другой из Великобритании, разработала новые технологии, которая собирает энергию от низкоскоростного ветра.В своем исследовании, сообщенном в «Слушаниях Национальной академии наук», группа использовала закрепленные ионные капли для захвата энергии от низкоскоростного движения ветра.

Люди используют ветер в качестве источника энергии в течение тысячелетий, используя такие технологии, как парусы и ветряные мельницы, чтобы захватить энергию, присущую естественному потоку воздуха через атмосферу.В большинстве случаев технология ветра была направлена на использование высокоскоростного ветра-чем сложнее, тем лучше.

Но такая технология, отмечает команду по этим усилиям, игнорирует энергию, которая может быть запечатлена во время затишья, или времена, когда скорость ветра низкая.Они разработали способ запечатлеть такую энергию, когда ветер дует до 0,2 метра в секунду.

Новая технология основывалась на предыдущих выводах о том, что энергия может быть собрана из движения дождевых капли на поверхности путем реструктуризации заряда, существующего между границей и каплей.Чтобы запечатлеть эту энергию, команда добавила капли 3-метил-1-китлимидазолия хлорида на подложку, который был выбран из-за его способности зафиксировать жидкие капли на месте, когда ветер перемещался над ними.Подложка также была оснащена множеством нанопроволоков для переноса электронов в центральный коллекционер.

На практике, когда ветер перемещается по данной капельке, поверхностный заряд перераспределяется по обращению с циркуляцией, а электроны направляются на нанопроволоку из крошечного электрода.Они обнаружили, что ветер с разных направлений создал разные шаблоны циркуляции, каждый из которых привел к захвату электронов.

Исследовательская группа обнаружила, что устройство способно генерировать 0,84 вольт на каждой капельке.Таким образом, количество собранной энергии зависело от количества используемых капель - системы, которая обеспечивает легкое и недорогое масштабирование.В своих усилиях по тестированию они масштабировали свое устройство до такой степени, что оно генерировало 60 вольт электричества.

Больше информации: Shan Peng et al., Низкоклассный ветер направленный направление в закрепленных капель, Материалы Национальной академии наук (2023).Doi: 10.1073/pnas.2303466120