Mokslininkai sukūrė pirmąjį drėgme varomą elektros generatorių, pagrįstą graikinių riešutų kevalais, kuris gali gaminti elektrą iš vandens ir organinių medžiagų sąveikos. Darbo rezultatai paskelbti žurnale „Energy & Environmental Materials„.
Tyrėjai naudojo migdolų, lazdyno riešutų, pekano riešutų ir graikinių riešutų kevalus, kuriuose gausu porų ir hidrofilinių grupių. Susilietę su vandeniu, šie mikrokanalai sukelia hidrovoltinį efektą – jonų judėjimą veikiant garavimui ir kapiliarinėms jėgoms, dėl ko susidaro elektros srovė. Graikinių riešutų kevalų prietaisas, veikdamas savaitę, parodė stabilią, daugiau nei 600 mV įtampą ir daugiau nei 5,9 μW/cm² galios tankį.
Kaip tai veikia?
Mokslininkai eksperimentavo su įvairių rūšių riešutais – migdolais, lazdyno riešutais, pekano riešutais ir graikiniais riešutais. Pasirodo, jų kevalai ne tik kieti, bet ir turi mažytes, nematomas angas, panašias į kempinę – tai vadinamosios „poros”. Be to, šių kevalų paviršius itin gerai sugeria vandenį – tokios savybės vadinamos „hidrofilinėmis grupėmis”.
Kai vanduo paliečia kevalą, jis dėl šių porų ir vandenį pritraukiančių savybių pradeda judėti mažyčiais kanalėliais. Tai tarsi vanduo, kylantis šiaudeliu ar medžio kamienu – tai vadinama „kapiliarinėmis jėgomis”. Kai vanduo juda ir garuoja, jis pasiima mažas įkrautas daleles, vadinamas „jonais”. Šis jonų judėjimas sukuria elektros srovę – tai ir yra „hidrovoltinis efektas”.
Paprasčiau tariant, vanduo, judėdamas ir garuodamas, tarsi trina kevalą, sukurdamas elektrą. Efektyviausias pasirodė esąs graikinio riešuto kevalo generatorius, kuris visą savaitę gamino nedidelį, bet pastovų elektros energijos kiekį (600 milivoltų – maždaug pusę standartinės AAA baterijos galios). To pakanka labai mažiems įrenginiams maitinti.
Pagerintas našumas
Po cheminio apdorojimo (ypač ėsdinimo kalio hidroksidu) našumas padidėjo: įtampa pasiekė 1,21 V, o didžiausias trumpojo jungimo srovės tankis buvo 347,2 μA/cm², tai viršija daugumos organinių ir neorganinių analogų našumą. Du tokie įrenginiai, sujungti kartu, galėjo maitinti LCD skaičiuotuvą be papildomų keitiklių.
Mokslininkai nusprendė savo „riešutinių” generatorių efektyvumą padidinti dar labiau. Jie apdorojo kevalą specialia chemine medžiaga – kalio hidroksidu, kuri padarė poras lengviau prieinamas arba pakeitė paviršių taip, kad jis geriau sąveikautų su vandeniu.
Po šios „cheminės vonios” prietaiso našumas ženkliai padidėjo: jis pradėjo gaminti beveik dvigubai daugiau elektros energijos (1,21 volto – beveik tiek pat, kiek standartinė AAA baterija). Pagal šiuos rodiklius jis pranoko daugelį kitų „žaliųjų” energijos šaltinių, pagamintų tiek iš organinių, tiek iš neorganinių medžiagų.
- SEB bankas nedelsdamas skelbia svarbų pranešimą visiems banko klientams
- Sulaukiau skambučio iš „banko“, o po kelių valandų mano sąskaitoje nebebuvo 2000 eurų
- Japonai atskleidžia kiniškų elektromobilių pigumo paslaptį
- „Tesla“ ar „Toyota“? Ekspertas paaiškino, kaip automobilius renkasi skirtingos kartos
- „Via Lietuva“ pradeda pėsčiųjų ir dviračių tako tarp Alvito ir Virbalio įrengimą
Norėdami įrodyti praktinį pritaikymą, mokslininkai sujungė du tokius patobulintus kevalų generatorius, ir ši sistema be jokių problemų galėjo maitinti įprastą skaičiuotuvą su LCD ekranu.
Pasak autorių, ši technologija parodo, kaip žemės ūkio atliekos – paprastųjų graikinių riešutų kevalai – gali tapti įperkamu ir ekologišku energijos šaltiniu, skirtu maitinti mažus elektroninius prietaisus. Ateityje tokie generatoriai galės naudoti drėgmę, lietaus ar net jūros vandenį, atverdami naujas galimybes tvariai energetikai.
