Генератор энергии, который использует естественную влажность атмосферы для непрерывной выработки электрического тока, создала исследовательская группа китайских ученых из нескольких научных учреждений Китая, 4 августа сообщает сайт новостей науки EurekAlert со ссылкой на издательство университета Цинхуа.
Идея использовать для выработки электроэнергии малоценную энергию, широко распространенную в природных условиях, давно привлекает ученых всего мира. В последние годы ученые добились прогресса в использовании энергии атмосферной влажности. Но генератор, разработанный командой китайских ученых, стал первым, непрерывно вырабатывающим энергию.
Он является также первым генератором тока из использующих атмосферную влажность, в котором применен наноразмерный материал класса полиоксометалатов (POM). Это открывает новое направление исследования полиоксометалатов для устойчивого использования малоценной энергии.
Результаты своей работы команда ученых представила в статье «Полиоксометалаты для непрерывного производства электроэнергии за счет атмосферной влажности», опубликованной 1 августа в журнале Nano Research.
Целью научного исследования команда поставила решение проблемы прерывистости и низкой эффективности работы устройств, использующих малоценную энергию. Член команды, профессор химического факультета Северо-Восточного педагогического университета (Чанчунь) Вейлин Чен рассказал:
«Мы хотели понять процесс преобразования энергии атмосферной влажности в электрическую энергию и возможную роль полиоксометалатов в выработке энергии из атмосферной влаги».
Особая структура и функциональные свойства полиоксометалатов, универсального класса неорганических молекулярных материалов, делают их очень удобными в контролируемом синтезе, сборке и исследовании эксплуатационных характеристик. Наноматериалы POM могут самособираться, образуя микропористые структуры, способные улавливать атмосферную влагу.
Поскольку они безвредны для окружающей среды, обладают высокой устойчивостью к воздействию света, тепла и химических веществ, то ученые надеются, что наноматериалы POM смогут эффективно использовать атмосферную влагу в их генераторах.
Команда сконструировала POM в виде органических кластеров аммоний-полиоксоаниона, из которых собрали тонкопленочные с крошечными наноразмерными порами генераторы энергии, использующие атмосферную влагу.
Этот крошечный генератор POM стабильно и непрерывно вырабатывал напряжение 0,68 В практически в естественных условиях при влажности воздуха от 10 до 90%.
Такой генератор работает за счет того, что нанокластеры POM поглощают атмосферную влагу с помощью микропор в пленках и формируют градиент распределения и направленного движения ионов в воде.
Он имеет множество потенциальных применений, например, для обнаружения дыхательных процессов человека; обнаружения, сигнализации и регистрации параметров влажности окружающей среды; интеграции с электроприборами для обеспечения бесперебойного питания оборудования.
«Наиболее важным итогом является то, что непрерывная выработка электроэнергии с использованием атмосферной влаги была достигнута благодаря разработке и модификации наноматериалов POM, а механизм выработки электроэнергии от атмосферной влаги был глубоко изучен благодаря использованию наноматериалов POM», — отметил Чен.
Команда надеется в будущем повысить эффективность выработки электроэнергии с использованием атмосферной влаги за счет отбора и оптимизации материалов, а также добиться более глубокого понимания процесса выработки электроэнергии с использованием атмосферной влаги.
«Конечной целью является достижение эффективного использования генераторов с использованием атмосферной влаги для содействия устойчивому развитию энергетики и окружающей среды путем изучения механизма, оптимизирующего эффективность генератора», — указал Чен.
