Uusiutuvan energian tutkimus on viime vuosina ottanut suuria harppauksia uusien energialähteiden jatkuvassa etsinnässä. Yksi näistä innovaatioista, joka on alkanut herättää suurta kiinnostusta, on kosteussähkö, energiatyyppi, joka syntyy ilman kosteus. Tämä konsepti, joka on johdettu tiettyjen materiaalien kyvystä tuottaa sähkövarausta vasteena kosteuden muutoksiin, on kehitteillä ja saattaa mullistaa energian saantimme.
Mitä on hygrosähkö?
La kosteussähkö, Como también conocida hygrosähköenergiaa, on innovatiivinen tapa tuottaa sähköä hyödyntämällä ympäristön kosteutta. Toisin kuin muut uusiutuvat energialähteet, kuten aurinko tai tuuli, se ei ole riippuvainen erityisistä ilmastotekijöistä, kuten suorasta auringonvalosta tai tuulesta. Hygroskooppiset materiaalit ovat avain tähän ilmiöön, sillä ne pystyvät imemään ympäristössä olevia vesimolekyylejä ja muodostamaan sähköä tuottavan potentiaalieron.
Tämä edistys, joka syntyi uraauurtavista opinnoista yliopistoissa, kuten Massachusettsissa (UMass) ja Campinasissa (Brasilia), on avannut uusia mahdollisuuksia uusiutuvan energian alalla. On osoitettu, että tietyt materiaalit, kuten grafeenioksidi (GO) O los proteiinin nanolangat, voi tuottaa sähkövarausta joutuessaan kosketuksiin kosteuden kanssa.
Grafeenioksidin tapauksessa sen pintaan kiinnittyneet vesimolekyylit luovat potentiaalieron, joka mahdollistaa sähkövirran syntymisen, kun ne on kytketty ulkoiseen piiriin. Tämä oli keskeinen löytö, koska ajateltiin, että materiaalit vaativat auringonvaloa sähkön tuottamiseen. Hygrosähköllä ei ole näitä säärajoituksia, mikä tekee siitä erittäin lupaavan ratkaisun tulevaisuutta ajatellen.
Kuinka hygrosähkö toimii?
Prosessi, joka mahdollistaa sähkön tuottamisen kosteudesta, perustuu hygroskooppisten materiaalien ja ympäristön vesimolekyylien vuorovaikutukseen. Näillä materiaaleilla, kuten aiemmin mainittiin, on kyky imeä vettä ja luoda a kuormituksen ero. Vuonna CATCHER-projektiEuroopan unionin rahoittama tutkimus on osoittanut, että ilmakehän vesi voi kerätä sähkövarauksia joutuessaan kosketuksiin myös ilmassa olevien pölyhiukkasten kanssa. Näiden hiukkasten ja kosteuspisaroiden välinen vuorovaikutus synnyttää pienen potentiaalieron, joka riittävän suurena mahdollistaa hyödyllisen sähkövirran saamisen.
Päämateriaalit
Yksi eniten käytetyistä materiaaleista tämäntyyppiseen energiaan on proteiinin nanolangat kasvanut Geobacter sulfurreducens, bakteeri, joka pystyy siirtämään elektroneja kosketuksiin kosteuden kanssa. Laite Air-gen kehittämä UMass Amherst toimii yhdistämällä nämä nanolangat pienillä elektrodeilla sähkön tuottamiseksi ilmasta.
Toinen lupaava esimerkki on käyttö grafeenioksidi (GO), materiaali, joka on osoittanut erinomaisen kyvyn tuottaa sähkövarauksia. Kun ilmakehän vesimolekyylit tarttuvat GO:n pintaan, syntyy varausero, joka saa elektronit virtaamaan kohti vesimolekyylejä, jolloin syntyy sähkövirtaa.
Elektrodit ja nanohuokoset
Asetelma elektrodit Sillä on myös ratkaiseva rooli hygrosähkön tehokkuuden parantamisessa. Itse asiassa he käyttävät johtavia metalleja, kuten Platina, kulta o hopea tehostaa sähkön talteenottoa.
Lisäksi materiaalin rakenne vaikuttaa suoraan sen kykyyn tuottaa energiaa. Tuoreessa tutkimuksessa on osoitettu, että luomalla nanohuokoset Näissä materiaaleissa (eli pienet alle 100 nanometrin reiät) kerätyn kosteuden määrää ja siten tuotetun energian määrää voidaan lisätä.
Hygrosähkön tulevaisuuden sovellukset
Vaikka tekniikka on vielä kehitysvaiheessa, sen potentiaali on erittäin korkea. Lyhyellä aikavälillä ruokintasovelluksia tutkitaan jo pienet laitteet kuten älykellot, lääketieteelliset sensorit ja IoT-laitteet. Nämä järjestelmät ovat ihanteellisia kosteussähkökäyttöön, koska ne vaativat hyvin vähän energiaa ja niitä käytetään monissa tapauksissa paikoissa, joissa on aina kosteutta, kuten kodeissa tai rakennuksissa.
Kauempana tulevaisuudessa voitaisiin harkita laajamittaisia sovelluksia. Tutkimus kuten HUNTER projekti He keskittyvät kehittämään materiaaleja ja laitteita, jotka voivat muuntaa kosteusenergiaa paljon suuremmiksi määriksi. Esimerkiksi näiden laitteiden integrointi aurinkopaneelit toimii yöllä, kun aurinkoenergiaa ei ole saatavilla.
Paikoissa, joissa on korkea kosteustaso, kuten trooppisissa ympäristöissä, nämä hygroelektriset kerääjät Ne voitaisiin asentaa koteihin tuottamaan jatkuvaa ympäristöystävällistä energiaa. Lisäksi sen 24/7 saatavuus ylittää muiden uusiutuvien lähteiden, kuten aurinko- ja tuulienergian, katkonaisuuden.
Nykyinen tutkimus ja haasteet
Yksi hygrosähköteknologian kehittämisen tämän hetken haasteista on skaalautuvuus. Yhden laitteen tuottaman tehon määrä on suhteellisen pieni, joten tutkijat etsivät tapoja pinota useita yksiköitä tai parantaa materiaaleja tuotetun tehon lisäämiseksi.
El Catcher projekti työskentelee prototyyppipaneelin parissa, joka on kooltaan 1 neliömetri ja voi tuottaa jopa 20 W/m2. Vaikka se ei riitä koko kotitalouden toimittamiseen, se on iso askel kohti kaupallista kannattavuutta. Pitkällä aikavälillä tämän tekniikan yhdistäminen muihin energiantuotantomuotoihin voi johtaa a monipuolisempi ja kestävämpi energiainfrastruktuuri.
Materiaalien valinta on edelleen tärkeä näkökohta. Nanomateriaalit ovat kalliita eivätkä ole vielä saavuttaneet laajamittaisen kaupallistamisen edellyttämää teollista skaalautuvuutta. Nanoteknologian edistyminen avaa kuitenkin edelleen ovia taloudellisempien ja tehokkaampien laitteiden kehittämiseen.
Kiinnostus hygrosähköä kohtaan kasvaa jatkuvasti, ja investoinnit sellaisilta organisaatioilta kuin The EU CATCHER huomauttaa kaltaisissa projekteissa, että tälle nousevalle teknologialle on asetettu suuria odotuksia.
Hygrosähkö on vielä kehitysvaiheessa, mutta se lupaa olla yksi uusiutuvien energiamuotojen avainteknologioista. Kun tutkijat jatkavat materiaalien ja tekniikoiden jalostamista, saatamme pian nähdä käytännön sovelluksia, jotka voivat muuttaa tapaamme hankkia ja käyttää energiaa.
Minulle syntyy suuria tuntemattomia.
Haluaisin tietää, vaikuttaako tämä menettely pilviin?
sen luonnolliseen muodostumiseen, autonomiaan, laatuun tai kestävyyteen?
Tiedämme, että ne säätelevät ekosysteemejä tarjoamalla vettä kaikenlaiseen elämään.
Ne auttavat muun muassa estämään planeetan ylikuumenemisen.
Yhdyn kiireelliseen tarpeeseen siirtyä saastuttamattomaan uusiutuvaan energiaan;
mutta luulen, että tämä vahingoittaa pilviä, vahingoittamalla niiden luomista ja ominaisuuksia.
Pienempi määrä pilviä tuo meille pahempia ongelmia:
kiihdyttää edelleen ilmaston lämpenemistä ja tuhota
maaperän hedelmällisyys (viidakot, metsät, sadot, karja),
jokien (pohjavesien elämä, kuivuus) jne. muuttamalla ne autiomaaksi.
Haluan ajatella, että tämä ei ole jonkun opportunistin toinen asia;
että rahoituksen ja suurten voittojen saamiseksi ihmiset pettävät,
joukolla palkkasotureita hyväksymiä argumentteja.
Haluaisin korostaa jotain tärkeämpää, kertoa itsellesi ja keskustella:
Sanon, että vain puhtaat energiat, joilla ei ole päästöjä, eivät riitä.
Jos ruiskutamme jatkuvasti enemmän ja enemmän energiaa, sen täytyy tulla ulos jostakin ......
Tarkoitan, että lämpötila kertyy suuria määriä,
yllään ja lävistämme rakkaan ilmapiirimme vielä enemmän.
Ehkä energiaa voidaan lisätä loputtomasti vaikuttamatta
ympäristö; vaikka se olisi uusiutuva ja puhdas?
Muistan räjähtävän ilmapallon tai paljastetun painekattilan.