Відділ механізації

Легкий морський бриз забезпечує енергією тисячі будинків, танцюристи виробляють електрику для усього нічного клубу, далеко від благ цивілізації туристи силою ніг на ходу підзаряджают свої смартфони. Чисте і надійне, вільне від геополітичних ризиків джерело енергії вже сьогодні знаходиться в межах досяжності завдяки використанню трибоелектричного ефекту.

Дослідники з Технологічного інституту Джорджії заявили, що вони побудували прототип простого пристрою, що перетворює старт-стоповий рух в енергію. За їх словами, хвилі, ходьба і танці, навіть злива або клавіші комп’ютера в один прекрасний день можуть бути використані для управління датчиками, мобільними ґаджетами і навіть генераторами енергії.

Чжун Лінь Ван, професор матеріалознавства та інженерії називає винахід не інакше як проривом. «Наша технологія може бути використана для масштабного збору енергії. Тепер енергія, яку ми втрачали протягом століть, стане корисною», — вважає професор.

Трибоелектрика відома всім зі шкільних дослідів. Вона виробляється при терті двох предметів, що викликає переміщення і концентрацію електронів. У побуті трибоефект проявляється в статичних зарядах. Будь-який з нас може пригадати, як його «вдарила струмом» кішка або «підзарядили» автомобільні дверцята.

Важко передбачити, коли і як проявить себе трибоелектрика. Тому до цих пір з нею не хотіли зв’язуватися, використовуючи як джерело електроенергії більш передбачувані індукційні генератори, що обертаються силою пари, води або вітру.

У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communications, група Вана показала, що вченим вдалося подолати принципові перешкоди для перетворення випадково генеруючих електричних зарядів в струм.

Прототип трибогенератора, призначення якого в демонстрації потенційних можливостей збору енергії, виглядає як диск діаметром близько 10 сантиметрів. Усередині знаходяться два обертових листа матеріалу у формі кола, один донор електронів, інший їх приймач. При обертанні між ними утворюється електричний заряд, так як листи ізольовані один від одного. Третій диск з електродами розташований між двома першими. Він «знімає» заряд і забезпечує невеликий електричний струм через корисне навантаження.

Потужність пристрою при максимальній швидкості обертання 3000 оборотів в хвилину становить 1,5 Вт. Енергоефективність прототипу становить 24 %, що дорівнює показникам магнітно-індукційних турбін і в три рази вище ефективності п’єзокристала, що раніше вважалися кращими збирачами механічної енергії.

За словами Вана пристрій може працювати не тільки під натиском вітру або води з-під крана, а й від випадкових переривчастих рухів, що забезпечують обертання, включаючи рухи людини. «Поки є механічна дія, є енергія, яка може генеруватися», — стверджує професор.