Az elmúlt években a megújuló energia területén végzett kutatások nagy előrelépést tettek az új energiaforrások folyamatos keresésében. Az egyik ilyen újítás, amely nagy érdeklődést váltott ki, a higroelektromosság, egyfajta energia, amely a páratartalom a levegőben. Ez a koncepció, amely bizonyos anyagok azon képességéből származik, hogy a páratartalom változására reagálva elektromos töltést generálnak, fejlesztés alatt áll, és forradalmasíthatja az energiaszerzés módját.
Mi az a higroelektromosság?
La higroelektromosság, más néven higroelektromos energia, egy innovatív módszer elektromos áram előállítására a környezet páratartalmának kihasználásával. Más megújuló energiákkal, például a nap- vagy szélenergiával ellentétben nem függ olyan konkrét éghajlati tényezőktől, mint a közvetlen napfény vagy a szél. Ennek a jelenségnek a kulcsa a higroszkópos anyagok, amelyek képesek elnyelni a környezetben létező vízmolekulákat, és olyan potenciálkülönbséget generálni, amely elektromosságot termel.
Ez az előrelépés, amely az olyan egyetemeken végzett úttörő tanulmányokból született, mint a Massachusetts (UMass) és Campinas (Brazília), új lehetőségeket nyitott meg a megújuló energiák területén. Kiderült, hogy bizonyos anyagok, mint pl grafén-oxid (GO) vagy fehérje nanoszálak, nedvességgel érintkezve elektromos töltést generálhat.
A grafén-oxid esetében a felületéhez tapadt vízmolekulák olyan potenciálkülönbséget hoznak létre, amely külső áramkörre kapcsolva elektromos áram keletkezését teszi lehetővé. Ez kulcsfontosságú felfedezés volt, mivel úgy gondolták, hogy az anyagoknak napfényre van szükségük az elektromos áram előállításához. A higroelektromosságra nincsenek ilyen meteorológiai korlátozások, ami nagyon ígéretes megoldást jelent a jövőre nézve.
Hogyan működik a higroelektromosság?
Az a folyamat, amely lehetővé teszi a nedvességből elektromos áram előállítását, a higroszkópos anyagok és a környezetben lévő vízmolekulák közötti kölcsönhatáson alapul. Ezek az anyagok, mint korábban említettük, képesek arra felszívja a vizet és generál a terhelési különbség. A CATCHER projekt, amelyet az Európai Unió finanszíroz, kimutatta, hogy a légkörben lévő víz elektromos töltéseket halmozhat fel, miután érintkezett a levegőben lévő porszemcsékkel. E részecskék és a nedvességcseppek közötti kölcsönhatás kis potenciálkülönbséget hoz létre, amely, ha elég nagy, lehetővé teszi hasznos elektromos áram elérését.
Fő anyagok
Az egyik leggyakrabban használt anyag az ilyen típusú energiához fehérje nanoszálak -ből nőtt fel geobacter sulfurreducens, egy baktérium, amely nedvességgel érintkezve képes elektronok átvitelére. A készülék Air-gen Az UMass Amherst által kifejlesztett nanohuzalokat apró elektródákkal köti össze, hogy levegőből áramot állítson elő.
Egy másik ígéretes példa a használata grafén-oxid (GO), egy olyan anyag, amelyről bebizonyosodott, hogy kiváló elektromos töltéseket generál. Amikor a légkörből származó vízmolekulák a GO felületéhez tapadnak, töltéskülönbség lép fel, aminek következtében az elektronok a vízmolekulák felé áramlanak, elektromos áramot generálva.
Elektródák és nanopórusok
A diszpozíció a elektródák A higroelektromosság hatékonyságának javításában is döntő szerepet játszik. Valójában vezetőképes fémeket használnak, mint pl platina, arany o plata a villamosenergia-leválasztás hatékonyságának javítása érdekében.
Továbbá az anyag szerkezete is közvetlen hatással van az energiatermelő képességére. A legújabb kutatások kimutatták, hogy azáltal, nanopórusok Ezekben az anyagokban (azaz apró, 100 nanométernél kisebb perforációkban) növelhető az összegyűjtött nedvesség mennyisége és ezáltal a termelt energia mennyisége.
A higroelektromosság jövőbeli alkalmazásai
Bár a technológia még fejlesztési szakaszban van, a benne rejlő lehetőségek nagyon magasak. Rövid távon már vizsgálják a takarmányozási alkalmazásokat kis eszközök például okosórák, orvosi érzékelők és IoT-eszközök. Ezek a rendszerek ideálisak a higroelektromossághoz, mivel nagyon kevés energiát igényelnek, és sok esetben olyan helyeken használják, ahol mindig van páratartalom, például otthonok vagy épületek belsejében.
A távolabbi jövőben nagyszabású alkalmazások is szóba jöhetnek. Kutatás, mint a HUNTER projekt Olyan anyagok és eszközök fejlesztésére összpontosítanak, amelyek képesek a nedvességenergiát sokkal nagyobb mennyiségekké alakítani. Például ezeknek az eszközöknek az integrálása napelemek éjszakai működésre, amikor nem áll rendelkezésre napenergia.
Magas páratartalmú helyeken, például trópusi környezetben, ezek higroelektromos kollektorok Otthonokba is beépíthetők, hogy folyamatos környezetbarát energiaforrást állítsanak elő. Ezen túlmenően a hét minden napján, 24 órájában elérhetősége meghaladja az egyéb megújuló források, például a napenergia és a szélenergia időszakosságát.
Jelenlegi kutatások és kihívások
A higroelektromos technológia fejlesztésének egyik jelenlegi kihívása a skálázhatóság. Az egyetlen eszköz által termelt energia viszonylag kicsi, ezért a kutatók több egység egymásra helyezésének vagy az anyagok javításának módjait keresik a megtermelt teljesítmény növelése érdekében.
El Catcher projekt egy prototípus panelen dolgozik, amely 1 négyzetméteres és akár 20 W/m2 teljesítményt is képes termelni. Bár nem elég egy egész háztartást ellátni, ez nagy lépés a kereskedelmi életképesség felé. Hosszú távon ennek a technológiának az energiatermelés más formáival való kombinálása a diverzifikáltabb és fenntarthatóbb energiainfrastruktúra.
Az anyagok kiválasztása továbbra is fontos szempont. A nanoanyagok drágák, és még nem érték el a nagy léptékű kereskedelmi forgalomba hozatalhoz szükséges ipari méretezhetőséget. A nanotechnológia fejlődése azonban továbbra is lehetőséget ad gazdaságosabb és hatékonyabb eszközök kifejlesztésére.
A higroelektromosság iránti érdeklődés folyamatosan növekszik, és az olyan szervezetek befektetései, mint a Az Európai Unió olyan projektekben, mint a CATCHER, rámutat, hogy nagy elvárások vannak ezzel a feltörekvő technológiával szemben.
A higroelektromosság még a fejlesztés korai szakaszában jár, de az egyik kulcsfontosságú technológiának ígérkezik a megújuló energiák körén belül. Ahogy a kutatók folytatják az anyagok és technikák finomítását, hamarosan olyan gyakorlati alkalmazásokat láthatunk, amelyek megváltoztathatják az energia beszerzésének és felhasználásának módját.
Nagy ismeretlenek merülnek fel számomra.
Szeretném tudni, hogy ez az eljárás befolyásolja-e a felhőket?
természetes kialakulásához, autonómiájához, minőségéhez vagy tartósságához?
Tudjuk, hogy úgy szabályozzák az ökoszisztémákat, hogy vizet biztosítanak mindenféle élethez.
Többek között segítenek megakadályozni a bolygó túlmelegedését.
Osztom a nem szennyező megújuló energiára való áttérés sürgős szükségességét;
de azt hiszem, hogy ez károsítja a felhőket, károsítja azok létrehozását és tulajdonságait.
Kisebb mennyiségű felhő rosszabb problémákat okoz nekünk:
tovább gyorsítja a globális felmelegedést és elpusztítja
talaj termékenysége (dzsungelek, erdők, növények, állatállomány),
folyók (víztartó élet, aszályok) stb. sivatagi területekké változtatva őket.
Azt akarom gondolni, hogy ez nem egy másik opportunista dolga;
hogy a finanszírozás és a nagy haszon megszerzése érdekében megtéveszti az embereket,
zsoldos tudósok egy csoportja által jóváhagyott érvekkel.
Szeretnék kiemelni valami fontosabbat, tájékoztatni és megvitatni:
Azt mondom, hogy csak a tiszta energia, nulla kibocsátással nem elegendő.
Ha egyre több energiát fecskendezünk be, annak valahol ki kell jönnie ......
Úgy értem, hogy a hőmérséklet nagy mennyiségben halmozódik fel,
még jobban megviseli és átlyukasztja szeretett légkörünket.
Talán az energia végtelenül hozzáadható anélkül, hogy befolyásolná
környezet; még ha megújuló és tiszta is?
Emlékszem egy felrobbantott léggömbre vagy fedetlen nyomástartó tűzhelyre.