Команда создает генератор энергии, работающий на естественной влажности воздуха

4 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

корректура

издательство Университета Цинхуа

Ученые ищут способы использовать малоценную энергию, широко распространенную в естественной среде, для производства электроэнергии. Исследовательская группа создала генератор энергии, который собирает естественную влажность воздуха и производит непрерывные электрические сигналы. Это первый генератор влажности, созданный с использованием наноразмерного материала, называемого полиоксометаллатами. Он потенциально может стать новым направлением исследований полиоксометаллатов в устойчивом использовании малоценной энергии.

Работа команды опубликована в журнале Nano Research.

Команда взялась за решение проблемы перебоев в работе устройств преобразования энергии. Они стремились решить проблему нехватки материалов для производства энергии из влажности атмосферы и ограниченных проектных характеристик материалов. «Мы хотели понять процесс преобразования энергии атмосферной влажности в электрическую энергию и роль полиоксометаллатов в выработке энергии из атмосферной влажности», — сказал Вейлин Чен, профессор кафедры химии Северо-Восточного педагогического университета.

Полиоксометаллаты, известные как ПОМ, обладают особой морфологией и функциональными свойствами, что делает их очень полезными в контролируемом синтезе, сборке и исследованиях производительности. Они представляют собой универсальный класс неорганических молекулярных материалов. Наноматериалы ПОМ могут самособираться с образованием микропористых структур, способных собирать атмосферную влагу.

Они также экологически безопасны и обладают высокой устойчивостью к свету, теплу и химическим средам. Ученые ожидают, что наноматериалы ПОМ — это материалы, способные эффективно использовать влажность воздуха.

Команда сконструировала ПОМ в органические кластеры аммония-полиоксоаниона. Кластеры были собраны в тонкопленочные генераторы энергии с крошечными нанопорами, называемыми микропорами, которые способны работать при атмосферной влажности. Их крошечный POM-генератор выдавал напряжение 0,68 В, был стабильным и непрерывно работал практически в естественных условиях с влажностью воздуха от 10 до 90 процентов.

Генератор атмосферной влажности ПОМ работает, поскольку нанокластеры ПОМ самопроизвольно поглощают атмосферную влажность с помощью микропор в пленках нанопроволок ПОМ. Они образуют градиент распределения воды, который является структурной основой выработки электроэнергии. Генератор ПОМ доказал свою высокую стабильность и непрерывную выработку электроэнергии.

Команда определила, что генератор энергии из ПОМ может эффективно собирать естественную влажность атмосферы и генерировать непрерывные электрические сигналы за счет неравномерного распределения и направленного движения ионов. Эта работа предлагает новые идеи для непрерывного использования малоценной энергии и новый взгляд на исследования химии полиоксометаллатов.

Возникла острая необходимость в разработке непрерывной низкоценной энергии в естественной среде. В ходе прошлых исследований ученые создали устройства, которые собирают и используют малоценную энергию. Но эти устройства были ограничены, поскольку малоценная энергия непостоянна и нестабильна. В последние годы ученые добились прогресса в использовании энергии влажности атмосферы. Но генератор POM команды — первый генератор влажности, производящий непрерывную мощность.

Этот генератор ПОМ имеет множество потенциальных применений, таких как обнаружение респираторных процессов человека; обнаружение, запись и сигнализация влажности окружающей среды; интеграция с электроприборами для достижения непрерывного электроснабжения оборудования; и удовлетворение потребностей в электроэнергии в различных сценариях.