Ученые создают генератор тока, работающий на естественной влажности воздуха

Генератор энергии, который использует естественную влажность атмосферы для непрерывной выработки электрического тока, создала исследовательская группа китайских ученых из нескольких научных учреждений КНР, 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.