ژنراتور قابل حمل دستگاه های ایمنی کوچک را نیرو می دهد

18 فوریه 2022

از ژنراتور قابل حمل می توان برای تغذیه باتوم چراغ راهنمایی ایمنی با 100 LED استفاده کرد. اعتبار: موسسه ملی علوم مواد

یک دستگاه جدید چوب مانند و مبتنی بر آب می تواند انرژی حاصل از حرکت را به الکتریسیته تبدیل کند. این فناوری که در مجله Science and Technology of Advanced Materials گزارش شده است، می تواند برای تامین انرژی دستگاه های قابل حمل مانند چراغ های ایمنی استفاده شود.

با افزایش علاقه به اینترنت اشیا و وسایل الکترونیکی کوچک، تقاضای زیادی برای منابع انرژی قابل حمل وجود دارد. یکی از راه های تولید نیرو، برداشت انرژی از محیط است، مانند انرژی حرارتی، خورشیدی یا مکانیکی. دانشمندان برای گرفتن انرژی مکانیکی – نیرویی که یک جسم از موقعیت و حرکت خود دریافت می کند – نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک ساخته اند که می توانند از طریق اصطکاک برق تولید کنند.

پروفسور سانگمین لی از دانشگاه Chung-ang در جمهوری کره، “نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک یکی از موثرترین ابزارها برای برداشت انرژی مکانیکی به دلیل خروجی الکتریکی بالا، هزینه کم و دسترسی آسان هستند.”

ژنراتورهای تریبوالکتریک زمانی که دو ماده غیرمشابه با هم برخورد کرده و سپس از هم جدا می شوند، بار الکتریکی دارند. به عنوان مثال، هنگامی که یک بادکنک روی لباس مالیده می شود، بادکنک شارژ می شود و می تواند به اشیا بچسبد. با این حال، اصطکاک بین دو ماده ناگزیر باعث آسیب می شود و طول عمر دستگاه را کاهش می دهد.

استفاده از مایعات می تواند اصطکاک را کاهش دهد، اما ژنراتورهای مبتنی بر مایع خروجی الکتریکی قابل توجهی کمتری نسبت به ژنراتورهای جامد دارند. همچنین بین بزرگ کردن دستگاه به اندازه کافی برای حرکت مایع و تولید الکتریسیته، و در عین حال اطمینان از جمع و جور بودن آن به اندازه کافی برای حمل و نقل وجود دارد.

برای غلبه بر این مشکلات، محققان دانشگاه Chung-ang، همراه با همکارانش در کره جنوبی و ایالات متحده، یک ژنراتور سبک وزن، فشرده و مبتنی بر آب ساختند که می تواند در هنگام تکان دادن نیروی الکتریکی تولید کند.

این دستگاه طراحی ساده ای مانند چوب دارد و از 10 میلی لیتر آب، یک سیلندر پلیمری و الکترود تشکیل شده است. مواد پلیمری ظرف دارای بار منفی است. هنگامی که دستگاه تکان می‌خورد، آب بالا و پایین می‌رود و بار مثبتی به دست می‌آورد که به الکترودها منتقل می‌شود تا خروجی الکتریکی بالایی تولید کند.

لی توضیح می دهد: “به دلیل مکانیزم و طراحی ساده، این دستگاه کوچک و سبک وزن می تواند در زندگی روزمره استفاده شود. نیروی الکتریکی را می توان به سادگی با ریختن آب به ژنراتور و سپس تکان دادن آن تولید کرد.”

محققان طرح های مختلف را آزمایش کردند، اندازه و نسبت الکترودها، فضای فیزیکی بین الکترودها و مقدار آب را به منظور تعیین ترکیب بهینه تغییر دادند. آنها دریافتند که ژنراتور چوبی قابل حمل زمانی که فضای کافی برای حرکت آب و سطح الکترود بالایی داشته باشد، می تواند خروجی الکتریکی بالایی به 710 ولت تولید کند.

محققان نشان دادند که این ژنراتور می تواند 100 چراغ ال ای دی را تغذیه کند، به این معنی که می توان از آن به عنوان باتوم چراغ ایمنی ترافیکی استفاده کرد که هنگام تکان دادن روشن می شود. این مطالعه پتانسیل نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک را برای استفاده در طیف وسیعی از کاربردهای روزمره نشان می دهد. https://techxplore.com