Любой серфингист скажет вам, что волны наносят мощный удар. Теперь мы стали на шаг ближе к тому, чтобы улавливать энергию постоянных приливов и отливов океана с помощью усовершенствованного устройства для сбора «голубой энергии». Ученые сообщают в журнале ACS Energy Letters, что простое изменение положения электрода – от центра трубки, заполненной жидкостью, к концу, где вода бьется с наибольшей силой, – значительно увеличивает количество энергии волн, которую можно собрать, сообщает научное издание EurekAlert!.
Устройство для сбора энергии волн в форме трубки, усовершенствованное учеными, называется жидкостно-твердым трибоэлектрическим наногенератором (TENG). TENG преобразует механическую энергию в электрическую, когда вода бьется взад-вперед о внутреннюю поверхность трубки. Одна из причин, по которой эти устройства еще не нашли практического применения в крупных масштабах, – низкая энергоотдача. Гуожанг Дай его коллеги поставили перед собой цель увеличить способность TENG собирать энергию, оптимизировав расположение электрода.
Ученые использовали 16-дюймовые прозрачные пластиковые трубки для создания двух TENG. В первом устройстве они поместили электрод из медной фольги в центре трубки – в привычное место. В новой конструкции электрод был расположен на одном конце трубки. Затем ученые заполнили трубки на четверть водой и запечатали концы. Провод соединил электроды с внешней цепью.
Поместив оба устройства на настольную качалку, они перемещали воду взад-вперед внутри трубок и генерировали электрический ток, преобразуя механическую энергию – трение от ударов воды об электроды – в электрическую.
По сравнению с обычной конструкцией, оптимизированная увеличила преобразование механической энергии в электрический ток в 2,4 раза. В другом эксперименте оптимизированный TENG включал и выключал массив из 35 светодиодов, когда вода попадала в участок трубки, покрытый электродом, а затем стекала.
По словам исследователей, эти опыты закладывают основу для масштабной добычи голубой энергии из океанских волн и показывают потенциал устройства для других применений, таких как беспроводная подводная связь.
[Фото: Adapted from ACS Energy Letters 2024, DOI: 10/1021.acsenergylett.4c00072]