Использование трибоэлектрического эффекта в генераторах

Подробности

Создано 09.01.2014 08:42

Обновлено 13.01.2014 01:43

Всем известно, что если потереть палочку из янтаря шерстяной тканью, то появится электрический заряд. То же самое происходит, если долго расчесывать волосы пластмассовой расческой. Это называется трибоэлектрическим эффектом. Чаще всего в быту такие явления приносят только неприятности. Но команда ученых Технологического Института Джорджии под руководством профессора Чжун Линь Вана нашла способ, как собрать это «бесполезную» электричество.

Первоначально профессор Ван и его коллеги занимались изучением другого эффекта — пьезоэлектрического. Но в ходе экспериментов один из генераторов показал более высокую мощность, чем ожидалось. Как потом оказалось, из-за ошибки в сборке устройства возникло трение между двумя полимерными поверхностями. В итоге выход тока на генераторе увеличился.

Через шесть месяцев ученые представили первую схему трибоэлектрического генератора. Это было в 2012 году. С тех пор профессор Ван добился значительного увеличения выходной мощности и КПД генератора. Теперь с одного квадратного метра однослойного материала можно получать до 300 Вт, а плотность мощности в объеме достигает 400 кВт на кубический метр, при КПД свыше 50%. В наиболее простой форме трибоэлектрический генератор представляет собой два листа разнородных материалов, один из которых является донором электронов, а другой — акцептором. Когда материалы контактируют друг с другом, электроны перетекают с одного материала на другой. Если листы затем отделить друг от друга, на одном из листов образуется электрический заряд. В случае подсоединения электрической нагрузки к двум электродам на внешней поверхности этих листов, в сети будет течь малый ток, стремящийся к выравниванию зарядов. Непрерывно повторяя процесс, можно получить переменный ток (хотя уже созданы трибоэлектрические генераторы и для постоянного тока).

В качестве контактирующих материалов используются недорогие гибкие полимеры. Для увеличения выходной мощности к полимерным листам применяются микронные шаблоны, позволяющие структурировать поверхность. В итоге увеличивается площадь контакта и эффективность переноса заряда. Новая технология позволяет добывать электроэнергию из самых разных источников — от ходьбы людей, проезда машин, ветра, вибрации, океанских волн и так далее. А один из последних отчетов группы профессора Вана посвящен получению энергии от сенсорных панелей портативных компьютеров. В трибоэлектрических генераторах может использоваться широкий спектр дешевых и доступных материалов — различные полимеры, ткани и даже бумага. Помимо выработки электричества, технология может также обеспечить развитие автономных датчиков, не нуждающихся в источниках питания.

Источник: Инноком