Генератор для выработки энергии из влаги воздуха сделали из пищевых продуктов
Британские исследователи научились вырабатывать электроэнергию из влаги воздуха. Все, что для этого нужно — продукты, которые есть на любой кухне.
Высокостабильный биоразлагаемый генератор энергии из влажности (Moisture‑Electric Generator — MEG) описан в журнале Nano Energy. Сделан он из желатина, поваренной соли и активированного угля, а источником энергии для него служит влажность воздуха, которая обычно создает серьезные проблемы для электроники.
В процессе изготовления необычного источника питания высыхающий желатиново-солевой раствор самоорганизуется в трехслойную структуру — по сути, твердый электролит. Когда эта слойка попадает во влажную среду, испаряющаяся вода движется через нее, порождая ионный ток.
Один такой элемент дает ЭДС до 0,95 В при относительной влажности воздуха выше 60%; его ресурс — более 30 дней.
Генератор легко масштабируется. В экспериментах батарея MEG вырабатывала до 90 вольт при токе 5,08 мА. Этого хватило, чтобы светилась гирлянда из 40 светодиодов.
Внизу и справа: 100 элементов
«Чтобы получить высокое напряжение, обычно нужны сложные производственные процессы или дефицитные материалы. Мы показали, что можно добиться хороших результатов, используя простые и возобновляемые компоненты», — говорит инженер-материаловед Мин Донг из Лондонского университета королевы Марии (QMUL), первый автор исследования.
Вырабатываемое генератором напряжение сильно зависит от влажности (до определенного ее порога), поэтому он может работать как высокочувствительный, совместимый с кожей датчик, которому не нужно внешнее питание.
Чувствительность такого импровизированного сенсора столь велика, что, как показали эксперименты, он может в реальном времени отслеживать выдохи и даже подсчитывать слоги в сказанных словах; он так же может выполнять функции бесконтактного датчика приближения — по испарениям от кожи.
Самый впечатляющий плюс разработки — абсолютная экологичность. После использования устройство либо разлагается в почве за несколько недель, либо растворяется в воде, что позволяет извлекать и повторно применять его компоненты без опасных химикатов.
«Главной целью исследования было переосмысление подхода к разработке и изготовлению материалов для электроники. И она достигнута — мы показали, что высокоэффективные энергетические устройства можно делать из недорогих, экологически безопасных материалов», — подытожил руководитель группы функциональных полимеров и композитов в QMUL Димитриос Папагеоргиу, возглавлявший исследование.
