Tapete generiraju energiju iz vlage

Istraživači sa Sveučilišta Binghamton razvili su novu vrstu tapeta koje pretvaraju vlagu u prostoriji u male količine električne struje, a nadaju se da će poboljšati tehnologiju za veći prinos energije.

Profesor Seokheun Sean Choi , član fakulteta na Odjelu za elektrotehniku ​​i računalno inženjerstvo na Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science, vodio je istraživanje objavljeno u časopisu Advanced Energy Materials.

Tapete koriste sićušne generatore vlažne električne energije (MEG) koji apsorbiraju molekule vode iz zraka. Apsorbirana vlaga potiče disocijaciju i kretanje iona unutar materijala, stvarajući gradijent koncentracije iona. Ovo odvajanje naboja uspostavlja napon između dvije strane uređaja, omogućujući generiranje električne energije.

MEG-ovi ne moraju konkurirati visokoenergetskim izvorima napajanja. Umjesto toga, mogu poslužiti kao namjenski izvori napajanja za niskoenergetsku elektroniku poput senzora okoliša, modula za bežičnu komunikaciju, sučelja pametnih zgrada i drugih uređaja za rastući "Internet stvari" koji prikupljaju podatke.

Nijedan dizajn kompatibilan s unutarnjim prostorom nije kombinirao potrebnu tehnologiju s estetikom koju bi vlasnik kuće očekivao, pa je tim iz Binghamtona prevladao nekoliko izazova kako bi svoju ideju ostvario.

Najčešći MEG-ovi koriste vertikalne ili horizontalne strukture s asimetričnom raspodjelom higroskopnih ili ionizirajućih materijala. Jedno područje preferencijalno apsorbira vlagu, dok drugo potiče desorpciju ili isparavanje, stvarajući održivi gradijent vlage i koncentracije iona koji potiče razdvajanje naboja.

Međutim, skaliranje ove arhitekture na nizove veličine zida može dovesti do neučinkovitog korištenja prostora i poteškoća u održavanju usmjerenog transporta vlage na velikim površinama.

Kako bi se pozabavili tim ograničenjima, istraživači su se oslonili na Choijev pionirski rad u području papirne elektronike kako bi razvili novu MEG arhitekturu koja nalikuje mikročipu na tiskanoj ploči. Glicerol na rubovima hvata vlagu iz zraka, dok podignuta struktura polivinilpirolidona (PVP) u središtu, s uzorkom sloja voska, kontrolira oslobađanje vlage i isparavanje. Ovaj prostorni dizajn usmjerava transport vlage iz područja apsorpcije prema području isparavanja, održavajući kontroliraniji gradijent za kontinuiranu proizvodnju energije.

Budući da vlasnici kuća ne bi htjeli vidjeti hrpu žica, druga ključna značajka dizajna značila je postavljanje svih žica za MEG-ove na stražnju stranu tapete. Istraživači su generatore spojili serijski i paralelno kako bi vidjeli koja postavka proizvodi najviše energije, ali obje metode dale su slične rezultate.

Za sada, Choi vidi MEG nizove kao način napajanja malih uređaja poput senzora okoliša ili bežičnih tipkovnica, a istovremeno regulira vlažnost prostorije.

„Ulažemo puno energije u HVAC sustave kako bismo uklonili vlagu iz zraka, ali ako koristimo ovaj koncept, mogli bismo smanjiti ili kontrolirati razinu vlage, a istovremeno proizvoditi električnu energiju“, rekao je.