https://bodybydarwin.com
Slider Image

Lumi saattaa olla seuraava puhdas energialähde

2022

Kun keskustelu kääntyy puhtaaseen, uusiutuvaan energiaan, puhutaan melkein aina auringosta ja tuulesta. Kukaan ei koskaan tuo esiin toista käyttämätöntä luonnonlähdettä - lunta. Uskomaton, koska se voi kuulostaa, kaatunut lumi aiheuttaa sähkövarauksen. Tutkijat ovat tienneet tämän vuosikymmenien ajan, mutta viime aikoihin asti he eivät pystyneet selvittämään, kuinka se muuttaa sähköksi.

Kaksi UCLA-tutkijaa on keksinyt laitteen, joka käyttää silikonia sähköisen varauksen talteenottamiseksi lumesta - ja sähkön luomiseksi. Heidän työkalunsa on mutkaton, pieni, ohut ja joustava, edullinen, eikä - koska se tuottaa omaa voimaa - tarvitsematta paristoja. Maher El-Kady on UCLA: n kemian ja biokemian tutkijatohtori ja laitteen yhdessä keksijä. Maher El-Kady kertoo, että keskimääräinen vuodenaikainen lumisade kattaa lähes kolmanneksen maapallon massasta. . "Ja voimme tehdä niin käyttämällä materiaaleja, joita on jo tuotettu massamäärinä."

Varmasti heidän keksintönsä on toistaiseksi edelleen ”todiste konseptista”, koska sen tehontuotanto on edelleen pieni. Tutkijat uskovat kuitenkin, että sen potentiaali - hienosäätön ja lisätutkimuksen avulla - voi olla rajaton. "Suuret parannukset ovat normaalia tällä tutkimusalalla", El-Kady sanoi. "Kehitysmahdollisuuksia on [ja] lisäparannuksia tarkistamalla laitteen rakenne ja käyttötila."

Hän ja yhdessä keksijä Richard Kaner, epäorgaaninen kemisti UCLA: lla, näkevät lukuisia tulevia käyttötarkoituksia. Se voi virrata esimerkiksi kannettavan sääaseman tai puettavan laitteiston, joka seuraa kylmäilmaurheilijoiden suoritusta. Laite voitaisiin myös integroida aurinkopaneeleihin, potkien ylimääräistä energiaa lumimyrskyjen aikana, mikä on tilanne, kun aurinkokennot ovat vähemmän tehokkaita, he sanoivat.

Tapa, jolla se toimii, on harhaanjohtava. Lumi kantaa positiivisen varauksen. Silikoni, synteettinen kumimateriaali, sisältää negatiivisen varauksen. Laskuvan lumen joutuessa kosketuksiin silikonin, sähkön ja sähkön kanssa.

Tämä on viimeisin Kanerin laboratoriosta tulevien innovatiivisten yhteistyösarjojen sarjassa. Tutkijoiden pari keksi yhteistyössä PolyCera-yhtiön kanssa suunnitellun kalvon, joka erottaa öljyn vedestä ja puhdistaa myös murskaamalla jäljelle jääneet roskat. Vuonna 2017 he keksivät laitteen, joka käyttää aurinkoenergiaa halvalla energian tuottamiseen ja varastointiin sähkölaitteille ja valmistaa vetypolttoainetta autoille. Aiemmin tänä vuonna he loivat paloa hidastavan, itsestään sammuvan liiketunnistimen ja voimageneraattorin, jotka voidaan rakentaa kenkien tai vaatteiden kanssa, joita palomiehet käyttävät.

Kaner ja El-Kady loivat lumilaitteensa 3D-tulostuksella ja kuvasivat havaintonsa äskettäin Nano-Energy- lehdessä. He nimittivät sen lumi-TENG: ksi, joka on lyhyt triboelektriseen nanogeneraattoriin. Tämä on termi teknologialle, joka koostuu kahdesta materiaalista, joilla on vastakkaiset varaukset - toinen haluaa luopua elektronista ja toinen innokas ottamaan ne.

Se toimii kuin epämiellyttävä kokemus, joka meillä kaikilla on ollut. "Kun juokset jaloillasi mattoa vastaan, varaus siirtyy matosta vartaloosi", hän sanoi. ”Tätä kutsutaan triboelektriseksi vaikutukseksi. Nyt, jos kosketat metallista ovenkahvaa, kehosi varaus siirtyy nuppiin ja saat itsellesi sähköiskun. Loimme sähkön käyttämällä samanlaista mekanismia. ”

Lumi kerää pinnalleen varauksen, koska vesimolekyylit tilaavat itsensä kiteytyessään lumihiutaleiksi, hän sanoi. "Me ajattelimme:" Miksi ei tuoda toista materiaalia vastakkaisella varauksella näiden elektronien erottamiseksi sähkön luomiseksi käyttämällä triboelektristen generaattoreiden käsitettä? " Kokeiltuaan lukemattomia määriä materiaaleja, huomasimme, että silikoni tuottaa enemmän varausta lumen kanssa kuin mikään muu materiaali. "

Laitteen valmistamiseksi he laskivat kerroksen silikonikumia ja toisen kerroksen johtavaa muovia kerätäkseen varauksen sen jälkeen, kun se oli kosketuksissa lumihiukkasten kanssa. Silikoni on vedenkestävää ja ”uskomme, että materiaalimme voidaan maalata rakennuksiin sähkön tuottamiseksi ja suojaavat myös vedeltä ja kosteudelta”, El-Kady sanoi.

Vaatteisiin kiinnitettäessä se voi toimia sekä energian kerääjänä elektronisten laitteiden lataamiseksi että myös seurantaalustana, hän sanoi. "Aivan kuten älykello, laite voisi kertoa, käveleekö käyttäjä, juoksematta vai hyppäämässä", hän sanoi. ”Sillä on myös potentiaali tunnistaa hiihtoon käytettävät tärkeimmät liikkumistavat, joita ei voida havaita älykellolla. Se voidaan myös kiinnittää polkupyörään käyttämättömän kitkaenergian poistamiseksi, esimerkiksi lumiin pyörivien renkaiden vuoksi. "

Kaikki käytetyt materiaalit ovat kaupallisesti saatavissa edullisin kustannuksin, El-Kady lisäsi. "Koska tämä on tarkoitettu käytettäväksi puettavissa sovelluksissa, haluaisit signaalin langattoman siirron, jonka voit saavuttaa yhdistämällä laitteemme Bluetooth-moduuliin, jonka voit ostaa sähköisestä kaupasta, tai [verkossa] muutaman dollarin hintaan sanoi.

Mutta he ennustivat, että yksi sen tärkeimmistä sovelluksista tulee olemaan sen lopullinen käyttö, kuten miniatyrisoidussa sääasemassa, joka voisi seurata lunta reaaliajassa tarjoamalla tietoa lumisateesta, kertymisestä, tuulen suunnasta ja nopeudesta. "Aina kun lumihiukkaset osuvat laitteen pintaan, se tuottaa sähköä, joten saat jännite- ja virhesignaaleja", El-Kady sanoi. ”Kokeiluissa huomasimme, että sähköisen signaalin muoto riippuu putoavan lumen kulmasta. Jos sataa lunta tuulisena päivänä, se voi kertoa tuulen nopeuden ja suunnan.

"Joten tekimme teknisesti sääaseman, mutta yhden, joka on itsekäyttöinen", hän lisäsi. "Toisin kuin tavanomaiset sääasemat, jotka ovat kooltaan tilavia ja käyttävät usein akkuja virran sattuessa, laitteemme voi toimia rajoittamattomasti."

Marlene Cimons kirjoittaa Nexus Media -yhtiölle, syndikoidulle uutisjohdolle, joka kattaa ilmaston, energian, politiikan, taiteen ja kulttuurin.

Kiertovoimat voivat olla tappaja onnettomuudessa, mutta nämä kypärät voivat käsitellä sitä

Kiertovoimat voivat olla tappaja onnettomuudessa, mutta nämä kypärät voivat käsitellä sitä

Onko vanhenemisen torjuntaohjelmilla totuutta?

Onko vanhenemisen torjuntaohjelmilla totuutta?

Lääkitys voi vaikuttaa siihen, miten reagoit höyryaaltoon

Lääkitys voi vaikuttaa siihen, miten reagoit höyryaaltoon