Вдохновленные игрушкой пьющей птицы, ученые из Гонконга и Гуанчжоу разработали двигатель, который эффективно преобразует энергию испарения воды в электричество для питания небольшой электроники. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Device, устройство выдает энергию более 100 вольт – гораздо выше, чем другие технологии, генерирующие электричество из воды, – и может работать в течение нескольких дней, используя в качестве топлива всего 100 миллилитров воды, сообщает научный журнал EurekAlert!.
«Трибоэлектрический гидроэлектрический генератор пьющей птицы предлагает уникальное средство для питания небольшой электроники, используя воду в качестве легкодоступного источника топлива. Я до сих пор испытываю удивление и восторг, когда вижу реальные результаты», – сказал Хао Ву, профессор Южно-Китайского технологического университета и первый автор исследования.
Игрушка в виде пьющей птички состоит из двух колб, соединенных стеклянной трубкой, в которой хранится летучая жидкость – хлористый метилен. Верхняя колба, в которой находится клюв птицы и декоративный колпак, покрыта материалом, похожим на войлок, а ее тело подвешено на двух пластиковых ножках. После того как голова птицы погружается в стакан с водой, жидкость начинает испаряться. В результате возникает разность давлений, которая заставляет воду в нижней колбе подниматься по трубке, пока она не заполнит голову, заставляя игрушку погружаться в воду, чтобы «попить», после чего процесс начинается снова.
«Я начал размышлять о том, можно ли сначала преобразовать энергию испарения в механическую энергию, а затем перевести ее в электричество», – говорит Ву. «Именно тогда мне пришла в голову идея использовать игрушку в виде пьющей птицы. Благодаря этому вдохновению родилась концепция трибоэлектрического гидроэлектрического генератора».
Для создания генератора Ву и его коллеги разместили два модуля генератора, которые собирают механическую энергию, по обеим сторонам двигателя птицы, который они реконструировали из игрушки. Исследователи протестировали прототип с разнообразной мелкой электроникой, используя его для питания 20 ЖК-дисплеев, температурных датчиков и калькуляторов.
Преодоление трения, которое замедляло работу генератора, было главной задачей исследования. Ученые прикрепили узорчатые волокна в качестве материалов для переноса заряда в модули трибоэлектрического наногенератора, что позволило снизить трение и сделать работу устройства более плавной.
На следующем этапе работы команда планирует разработать новую птицу, а не использовать имеющуюся в продаже игрушку, с целью более эффективного преобразования испарения воды в электрическую энергию.
«Кроме того, мы будем изучать различные возможности применения этого устройства с конечной целью создания практичного продукта, который можно будет использовать в повседневной жизни», – говорит Зуанкай Ванг, автор данного исследования и профессор кафедры Гонконгского политехнического университета.
[Фото: Device/Wu Zheng Qin et al.]