Yuliya Savich / Shutterstock Wissenschaftler haben ein ultradünnes Energiegewinnungsgerät entwickelt, das aus menschlicher Bewegung Strom erzeugt. Das Material könnte in den Stoff der Kleidung eingebracht werden, um Ihr Smartphone, Ihren Fitness-Tracker und andere persönliche elektronische Geräte aufzuladen, während Sie Ihrem Alltag nachgehen.
„Ich gehe davon aus, dass wir in Zukunft alle zu Ladestationen für unsere persönlichen Geräte werden, indem wir Energie direkt aus unseren Bewegungen und der Umgebung beziehen“, sagte der Forscher Cary Pint von der Vanderbilt University in den USA.
Es wurde viel Forschung zur Nutzung sogenannter Umgebungsenergiequellen betrieben, beispielsweise der Energie aus Vibrationen und Verformungen. Temperatur Variationen oder Energie aus Licht , Radiowellen Und biochemisch Reaktionen. Kürzlich , wir haben sogar die Erfindung eines Smartphones miterlebt, das Umgebungsradiowellen nutzte, um sich selbst mit Strom zu versorgen.
Aber eine wertvolle Energiequelle bleibt ungenutzt – überschüssige Energie aus menschlicher Bewegung.
Es wurden viele Geräte vorgeschlagen, um die Energie niederfrequenter menschlicher Bewegungen zu erfassen, aber oft funktionieren die Materialien am besten, wenn die Bewegungen mehr als 100 Mal pro Sekunde stattfinden – und die Energie der meisten menschlichen Bewegungen fehlt.
Dieses neue Gerät ist 1/5000stel so dick wie ein menschliches Haar und kann selbst die subtilsten menschlichen Bewegungen erfassen.
„Im Vergleich zu den anderen Ansätzen zur Gewinnung von Energie aus menschlicher Bewegung hat unsere Methode zwei grundlegende Vorteile.“ sagte Pint .
„Die Materialien sind atomar dünn und klein genug, um in Textilien imprägniert zu werden, ohne das Aussehen oder die Haptik des Stoffes zu beeinträchtigen, und sie können Energie aus Bewegungen extrahieren, die langsamer als 10 Hertz – 10 Zyklen pro Sekunde – sind, und zwar über das gesamte entsprechende niederfrequente Bewegungsfenster.“ zur menschlichen Bewegung.'
In dieser neuen Studie , verwenden die Wissenschaftler einen Film aus schwarzem Phosphor, einem Material, das Nanotechnologen durch seine elektrischen, optischen und elektrochemischen Eigenschaften begeistert. Bis jetzt, Graphen war das aufregendste Material in diesem Bereich, und es scheint, dass die beiden tatsächlich gut zusammenarbeiten könnten.
Das Team schuf seinen Energieernter, indem es einen Elektrolyten zwischen zwei identischen schwarzen Phosphorelektroden anordnete. Die Elektroden werden durch einen chemischen Prozess hergestellt, bei dem dünne Schichten aus schwarzem Phosphor aufgetragen werden Graphen .
Durch die Zusammenarbeit biegen und biegen sich die 2D-Wundermaterialien, um Energie zu erzeugen.
Das Team stellte fest, dass ihre Prototypenentwürfe Energie aus Bewegungen von weniger als 10 Hertz (10 Bewegungen pro Sekunde) und sogar von nur 0,01 Hertz oder einer Bewegung alle 100 Sekunden erzeugen können – es wäre schwieriger, eine so häufige Bewegung zu vermeiden.
Die Lieblingsjacke mit diesen Geräten auszukleiden ist schön und gut, aber wir möchten nicht so in Flammen aufgehen aktuelle Ladung Batterien für einige Smartphones . Sind diese Geräte also sicher?
Pint ist zuversichtlich, dass es bei seinem Gerät keine technisch ausgelöste Selbstverbrennung geben wird.
„Einer der Gutachter unserer Arbeit warf die Frage der Sicherheit auf“, sagte Pint . „Das ist hier kein Problem.“ „Batterien fangen normalerweise Feuer, wenn die positiven und negativen Elektroden kurzgeschlossen werden, wodurch der Elektrolyt entzündet wird.“
„Da unser Harvester über zwei identische Elektroden verfügt, führt ein Kurzschluss lediglich dazu, dass das Gerät keine Energie mehr gewinnen kann.“ Es ist wahr, dass unser Prototyp Feuer fängt, wenn man ihn unter eine Lötlampe hält, aber selbst dieses Problem können wir durch die Verwendung eines Festkörperelektrolyten ausräumen.“
Derzeit sind die Geräte durch die durch Bewegungen erzeugte Spannung begrenzt – sie liegt nur im Millivolt-Bereich. Dies steht jedoch als nächstes auf der Tagesordnung des Forschungsteams und Pint glaubt, dass es potenzielle Anwendungen für sein Gerät über Stromversorgungssysteme hinaus gibt.
„Wenn unser Gerät in die Kleidung integriert wird, kann es menschliche Bewegungen mit hoher Empfindlichkeit in ein elektrisches Signal umwandeln, das eine historische Aufzeichnung unserer Bewegungen liefern könnte.“ Oder Kleidung, die unsere Bewegungen in drei Dimensionen verfolgt, könnte in Virtual-Reality-Technologie integriert werden. Es gibt viele Richtungen, in die das gehen könnte.“
Letztlich könnten uns solche Geräte von der Sklaverei befreien, von Steckdose zu Steckdose zu laufen, um unsere persönlichen Elektronikgeräte aufzuladen.
Sehen Sie sich ein Video dieses Geräts in Aktion an:
Die Ergebnisse wurden in berichtet ACS-Energiebriefe .