Чудо ботинки вырабатывают электричество
01.09.2012, 15:54
Источник: https://www.3dnews.ru автор: Владимир Романченко sai@3dnews.ru
статья Hybridizing Energy Conversion and Storage in a Mechanical-to-Electrochemical Process for Self-Charging Power Cell, опубликованная в августовском номере журнала Nano Letters, в очередной раз подтверждает тезис о том, что за длинным и заумным названием может скрываться рациональная и вполне понятная идея.
На этот раз речь пойдёт о технологии, позволяющей эффективно преобразовывать механические движения в электричество. Увидев на картинке к статье волшебный ботинок со встроенным преобразователем энергии ходьбы в электрический ток, читатель вправе вскликнуть: «Да сколько раз уже можно писать про эти ботинки!»
О да, обувь-зарядка так часто мелькает в научных публикациях про пьезогенераторы, что действительно успела поднадоесть всем. Но сегодняшний случай – особый: новый вид комплексных материалов умеет не только вырабатывать, но и хранить накопленную энергию.
Суть изобретения, описанного в совместной публикации исследователей из школы материаловедения при Технологическом университете Джорджии (School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta) и специалистов из Пекинского института наноэнергетики и наносистем при Китайской академии наук (Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems, Chinese Academy of Sciences, Beijing), сводится к впервые продемонстрированному на практике способу сохранения и накопления энергии в химическом веществе из механической энергии в едином устройстве и – внимание! — без промежуточной генерации электричества!
Иными словами, на практике мы имеем самозарядную энергетическую ячейку, этакий гибридный аккумуляторный химический генератор, поглощающий механическую энергию без промежуточных преобразований и потерь. Свежо и изящно, не правда ли?
В своих экспериментах в качестве основы самозарядной энергетической ячейки исследователи выбрали обычную литий-ионную "таблетку"-аккумулятор, такие нынче широко применяются в компактных пультах ДУ, часах, а раньше были непременным атрибутом каждой материнской платы. Для начала учёные удалили обычный полиэтиленовый сепаратор, который в традиционном аккумуляторе разделяет два электрода, и заменили его плёнкой из поливинилиденфторида, обладающего пьезоэлектрическими свойствами и способного генерировать энергию при приложении механического воздействия.
Разделяя электроды батареи, плёнка ПВДФ способствует миграции положительно заряженных ионов лития от катода к аноду, при этом происходит самый настоящий заряд без какого-либо внешнего приложения электрического напряжения – сепаратор из плёнки ПВДФ, создавая разницу потенциалов между электродами, служит основой самозарядной батареи, одновременно генерирующей и сохраняющей энергию. Разумеется, ионы лития не способны возвращаться обратно немедленно после снятия механического воздействия, поскольку, как и в традиционных батареях, формируют временный компаунд с материалом анода (LiTiO).
Вот на этом месте в дело вступает пресловутый башмак: полученный генератор величиной с монетку исследователи разместили в подошве и провели замеры энергии, генерируемой и сохраняемой при ходьбе. Результат оказался следующим: интенсивный шаг с частотой порядка 2,3 Гц увеличивает потенциал батареи с 327 до 395 мВ всего за 4 минуты. Разница в 65 мВ оказывается значительно больше прироста на 10 мВ, которого удалось получить с помощью раздельного пьезогенератора с плёнкой ПВДФ, заряжавшей обычную литий-ионную батарейку с обычным полиэтиленовым сепаратором. Таким образом, прямое механически-химическое преобразование в один этап продемонстрировало значительно более высокую эффективность, нежели традиционное двойное механически-электрическое и электрически-химическое преобразование.
Хотя напряжение и ток, получаемые от этой экспериментальной батареи, невелики, учёные уверены, что создание энергетического самозарядного элемента с напряжением порядка 1,5 В не составит особого труда. В качестве ближайших направлений по совершенствованию разработанных ими элементов исследователи видят ряд модификаций для большей деформации пьезоэлектрического материала.
К сожалению, и в этой работе ни слова про тот славный момент, когда самозаряжающаяся батарейка появится на прилавках в качестве полезного приложения к нашей обуви, гантелькам, велосипедам, мобильникам и т.п.
Но всё же хочется надеяться, что эта технология недолго задержится в лаборатории. И сбудется наконец-то Великое Предсказание уважаемого Михаила Михайловича Жванецкого, ещё во времена Райкина предсказавшего ее перспективы:
Артисты, художники, ревматики, склеротики и прочий боевой отряд физически недоразвитых людей — их надо использовать на тонких работах. Вот балерина крутится. Крутится, крутится, аж в глазах рябит. Прицепить ее к динамо – пусть ток дает в недоразвитые районы.
|
Ключевые слова: Киберодежда робот
|
Обратная связь
Реклама на сайте
НАЗАД
