Wetenschappers hebben een generator gemaakt die luchtvochtigheid en polyoxymetaalzouten gebruikt om continue elektriciteit te produceren, waardoor een duurzame manier wordt geboden om laagwaardige energie te benutten. Ze onderzoeken manieren om elektriciteit op te wekken uit laagwaardige energie die overvloedig aanwezig is in de natuurlijke omgeving. Er is een baanbrekende ontwikkeling ontstaan: een generator die de natuurlijke luchtvochtigheid benut en een continu elektrisch signaal produceert.
Het is vermeldenswaard dat dit de eerste vochtigheidsgenerator is die polyoxide-metaalzoutmaterialen op nanoschaal gebruikt. Het belang van deze bevinding wijst op een veelbelovende nieuwe onderzoeksweg naar het duurzame gebruik van laagwaardige energie.
De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nano Research.
Onderzoekers zijn deze weg ingeslagen om het probleem van de inconsistente prestaties van energieconversiegadgets op te lossen. Een urgent probleem dat ze proberen op te lossen is de schaarste aan materialen voor het opwekken van elektriciteit uit luchtvochtigheid, en de beperkingen van deze materialen. Chen Weilin, professor aan de afdeling scheikunde van de Northeast Normal University, legde uit: "We hopen het conversieproces van luchtvochtigheidsenergie in elektrische energie te begrijpen, en de rol van polyoxymetalaten bij de opwekking van energie uit de luchtvochtigheid."
Leer meer over polyoxymetalaten en hun potentieel
Polyoxymethacrylaten (ook bekend als POM's) hebben unieke morfologische en functionele eigenschappen die ze bijzonder nuttig maken voor gecontroleerde synthese-, assemblage- en prestatiestudies. Ze vormen een veelzijdige klasse van anorganische moleculaire materialen. POM-nanomaterialen kunnen zichzelf assembleren en microporeuze structuren vormen die atmosferisch vocht kunnen verzamelen. Ze zijn ook milieuvriendelijk en zeer stabiel in licht-, hitte- en chemische omgevingen. Onderzoekers voorspellen dat POM-nanomaterialen naar verwachting materialen zullen worden die effectief gebruik maken van de luchtvochtigheid.
De wetenschappers bouwden POM in organische ammonium-polyoxyanionclusters. De clusters worden samengevoegd tot dunnefilmgeneratoren met gaten op nanoschaal, microporiën genaamd, die kunnen werken in luchtvochtigheid. Hun kleine POM-generator kan een spanning van 0,68 V produceren, is zeer stabiel en kan continu werken in vrijwel alle natuurlijke omgevingen met een luchtvochtigheid variërend van 10% tot 90%.
Werkingsmechanisme en mogelijke toepassingen
Het werkingsprincipe van de POM luchtvochtigheidgenerator is dat POM nanoclusters spontaan luchtvochtigheid absorberen via de microporiën in de POM nanodraadfilm. Ze vormen de distributiegradiënt van water, wat de structurele basis vormt voor de energieopwekking. Feiten hebben bewezen dat POM-generatoren een hoge stabiliteit en continue energieopwekkingsprestaties hebben.
Het onderzoeksteam stelde vast dat het POM-energieopwekkingsapparaat effectief de luchtvochtigheid in de natuur kan verzamelen en continue elektrische signalen kan genereren door de ongelijkmatige verdeling en gerichte beweging van ionen. Dit werk levert nieuwe ideeën op voor het duurzame gebruik van laagwaardige energie, en biedt ook een nieuw onderzoeksperspectief voor de polyoxidemetaalchemie.
Er is een dringende behoefte aan de ontwikkeling van continue energiebronnen van lage waarde in natuurlijke omgevingen. In eerder onderzoek hebben wetenschappers apparaten gemaakt die energie van lage waarde oogsten en gebruiken. Deze apparaten zijn echter beperkt vanwege de intermitterende en onstabiele aard van laagwaardige energiebronnen. De afgelopen jaren hebben wetenschappers vooruitgang geboekt bij het benutten van luchtvochtigheidsenergie. De POM-generator van het team is echter de eerste vochtigheidsgenerator die continu elektriciteit kan produceren.
Deze revolutionaire POM-generator heeft veel potentiële toepassingen, zoals het detecteren van het menselijke ademhalingsproces; detecteren, registreren en alarmeren van omgevingsvochtigheid; combineren met elektrische apparaten om een continue stroomvoorziening voor apparatuur te bereiken; voldoen aan de stroombehoeften van verschillende scenario's, enz.
"De belangrijkste onthulling is dat door het ontwerp en de aanpassing van POM-nanomaterialen een continue energieopwekking met behulp van luchtvochtigheid is bereikt, en dat de kenmerken van POM-nanomaterialen zijn gebruikt om het mechanisme van energieopwekking door luchtvochtigheid diepgaand te begrijpen." zei Chen Xiaodong.
weg vooruit
In de toekomst hopen de onderzoekers de efficiëntie van het opwekken van elektriciteit uit luchtvochtigheid te verbeteren door materialen te screenen en te optimaliseren. Ze hopen ook een beter inzicht te krijgen in het proces van het opwekken van elektriciteit uit luchtvochtigheid.
"Het uiteindelijke doel is om een efficiënt gebruik van vochtgeneratoren te bereiken en de duurzame ontwikkeling van energie en milieu te bevorderen door mechanismen te onderzoeken om hun efficiëntie te optimaliseren," zei Chen.