Un dispozitiv pe bază de hârtie generează energie electrică din umiditatea din aer
În ultimul deceniu, electronicele purtabile, în special cele utilizate în domeniul sănătății, au devenit tot mai populare, dar cercetătorii încă lucrează la găsirea celei mai bune metode de alimentare a acestora. Bateriile tradiționale sunt momentan cea mai folosită soluție, însă ele sunt adesea prea rigide și au o durată limitată de viață atunci când sunt folosite continuu. Tehnicile de transfer de energie fără fir oferă o altă soluție, dar acestea au o rază limitată și nu sunt portabile. Aici intră în joc un dispozitiv pe bază de hârtie.
Profesorul Seokheun „Sean” Choi, de la Universitatea Binghamton (SUA), împreună cu profesorul asistent dr. Anwar Elhadad și cu doctoranda Yang „Lexi” Gao, au dezvoltat o metodă nouă pentru a capta umiditatea din aer și a transforma această apă în electricitate folosind un dispozitiv pe bază de hârtie.
Într-un studiu publicat recent în revista Small, echipa de la Binghamton a prezentat un dispozitiv purtabil pe bază de hârtie care furnizează o sursă de energie constantă și eficientă prin captarea umidității.
Poate fi un dispozitiv pe bază de hârtie viitorul electronicelor purtabile?
„Electronicele purtabile vor folosi în viitor tehnici de colectare a energiei, dar în prezent acestea sunt neregulate în timp, sunt întâmplătoare ca locație și ineficiente în conversie. Motivul pentru care am fost interesat de acest subiect este că umiditatea din aerul nostru este omniprezentă și am realizat că generarea de energie din umiditate este foarte ușoară”, a spus Choi.
Folosind cunoștințele despre biobaterii acumulate în ultimii 15 ani în laboratorul de Bioelectronică și Microsisteme al lui Choi, generatorul utilizează spori bacterieni ca „grup funcțional” care descompune moleculele de apă în ioni pozitivi și negativi. Capilarele hârtiei absorb sporii, creând un gradient cu mai mulți ioni pozitivi în partea de sus decât în cea de jos, ceea ce generează o sarcină electrică.
Absorbția umidității este îmbunătățită prin adăugarea unui strat de hârtie Janus, hidrofobă pe o parte și hidrofilă pe cealaltă, care atrage moleculele de apă și le menține în interiorul dispozitivului până când sunt procesate.
Dispozitive de unică folosință, dar cu abilitatea de a nu polua
Cercetarea lui Choi continuă misiunea de a dezvolta dispozitive din hârtie, flexibile, purtabile, scalabile și ușor de eliminat, fără a-i dăuna mediului. El vede generatorul bazat pe umiditate ca pe o soluție revoluționară pentru senzori cu consum redus de energie, eliberarea controlată de medicamente sau stimulare electrică, scrie Tech Xplore.
Îmbunătățirile potențiale includ creșterea producției de energie, dezvoltarea unei metode de stocare a energiei și integrarea cu alte tehnici de colectare a energiei. Choi își dorește, de asemenea, să reducă dimensiunile dispozitivului la nivelul micro-sistemelor electro-mecanice (MEMS).
„Dimensiunea unui dispozitiv este prea mare pentru mine. Eu sunt un specialist MEMS! Reducând dimensiunea fiecărei unități și conectând mai multe celule într-o suprafață mică, putem îmbunătăți semnificativ densitatea de energie. De asemenea, pentru că folosim hârtie, putem explora multe alte idei, inclusiv tehnici de origami”, a spus el.
În timp ce alți cercetători dezvoltă dispozitive purtabile pe termen lung, Choi preferă să se concentreze pe dispozitive de unică folosință care nu vor umple gropile de gunoi cu deșeuri electronice.
„Nu vreau să port ceva toată ziua, timp de patru luni. Vreau să-l folosesc pentru o perioadă scurtă și apoi să-l arunc; astfel, hârtia este cea mai bună soluție”, a spus el.
Vă recomandăm să citiți și:
Un studiu a descoperit că sistemele GPS induc în eroare șoferii
Fizicienii „sparg” regulile magnetismului pentru a avansa computerele cuantice și supraconductorii
O regulă veche de 100 de ani a fost infirmată! Cercetătorii spun că ar trebui să rescriem manualele