Когда дело доходит до получения энергии из воды или ветра, первое, что приходит на ум, это, скорее всего, массивная гидроэлектростанция или ветряная электростанция. Но что если поразмышлять в несколько меньших масштабах?
Исследователи из Италии разработали систему сбора энергии, которая может быть встроена в растения и вырабатывает электричество из капель дождя или ветра. В дождливую или ветреную погоду устройство может вырабатывать достаточно электроэнергии, чтобы зажечь светодиодные фонари и запитать себя. Новое устройство описано в исследовании , опубликованном 28 февраля в IEEE Robotics and Automation Letters .
Фабиан Медер — исследователь, изучающий биоинспирированную мягкую робототехнику в Итальянском технологическом институте (IIT) в Генуе, Италия. Он отмечает, что система, использующая листья для производства энергии, может быть особенно полезна для сельскохозяйственных приложений и удаленного мониторинга окружающей среды, где необходимы датчики с автономным питанием для наблюдения за здоровьем растений или мониторинга климатических условий.
Устройство, созданное Медером и его коллегами, включает в себя искусственный лист, который имеет слой силиконового эластомера вдоль нижней части и добавлен среди листьев настоящего растения. «Когда [листья] движутся на ветру, две поверхности касаются друг друга и снова расходятся, создавая статические заряды на кутикуле листа растения и на нашем устройстве», — объясняет Медер. «Эти заряды индуцируются во внутренней клеточной ткани растения, где они создают ток. Мы можем собрать этот ток с помощью электрода, вставленного в ткань растения».
Несколько существующих сборщиков энергии, встроенных в растения, используют аналогичную технику для производства электроэнергии из ветра, но эта исследовательская группа продвинулась в своей работе еще на шаг вперед, позволив своему устройству также собирать энергию из дождевых капель.
В то время как слой силиконового эластомера расположен вдоль нижней части искусственного листа для создания и сбора статических зарядов от шелеста листьев, искусственный лист имеет другой слой из фторированного этиленпропилена (FEP) на своей верхней стороне. Когда капли дождя падают на этот верхний слой, они заряжают поверхность и соединяют электроды, встроенные внутри и сверху искусственного листа, создавая конденсатор. По мере того, как капли дождя сжимаются и растекаются по поверхности листа, емкостная связь между электродами изменяется, создавая ток.
В своем исследовании ученые встроили свою систему искусственных листьев в листья живого растения и оценили его способность собирать энергию при различном количестве осадков и ветра. Они обнаружили, что отдельные капли воды создают пики напряжения и тока более 40 вольт и 15 микроампер и могут напрямую питать 11 светодиодов.
«Результаты показали, что с помощью устройства можно собирать энергию ветра и дождя — по отдельности или одновременно, — что делает его многофункциональным устройством для сбора энергии или датчиком с автономным питанием», — говорит Барбара Маццолаи, заместитель директора по робототехнике и директор IIT’s Bioinspired Soft Robotics .
Она отмечает, что существующие системы сбора энергии, подобные этой, которые полагаются только на энергию ветра, как правило, производят меньше электроэнергии, когда их поверхности становятся влажными. Однако исследователи сообщают, что их новое устройство на самом деле может вырабатывать больше электроэнергии во влажных условиях благодаря верхнему слою FEP для сбора энергии от капель дождя.
Основываясь на результатах этого исследования, разработчики полагают, что производительность их искусственного листа, вероятно, может быть дополнительно улучшена за счет модификаций конструкции, например, формы электродов и материалов.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com