Як вода і кремній генерують електрику?

Вчені з Гамбурзького технологічного університету (TUHH) виявили, що механічну енергію можна перетворити на електричну за допомогою води і кремнію — найдоступніших речовин. Воду укладають у порах кремнію нанометрового розміру, які діють як активне середовище для виробництва енергії. Метод можна застосовувати в середовищах із високим механічним тиском, наприклад, в амортизаторах транспортних засобів.

Що таке трибоелектричний наногенератор?

Учені розробили трибоелектричний наногенератор інтрузії-екструзії (IE-TENG), який використовує тиск, щоб заштовхувати воду в нанорозмірні пори і виштовхувати її з них. Під час цього процесу електричні заряди розділяються на межі розділу стінок пір кремнію та рідини, генеруючи електрику. Коли матеріали труться один об одного, електрони передаються між поверхнями, створюючи статичний заряд. Електрика виникає в порах кремнію виключно за рахунок тертя, викликаного тиском і водою.

Які переваги нової технології?

Поєднання нанопористого кремнію з водою дає змогу створити ефективне, відтворюване джерело енергії — без екзотичних матеріалів, а просто з використанням найпоширенішого напівпровідника на Землі, кремнію, і найпоширенішої рідини — води. Прототип досяг ККД перетворення енергії в 9% — це найвищий показник серед коли-небудь зареєстрованих твердорідинних наногенераторів. Секрет успіху пристрою — в точно контрольованих кремнієвих структурах, які одночасно є електропровідними та нанопористими, але при цьому гідрофобними.

Ця технологія відкриває нові можливості для автономних сенсорних систем, які не потребують обслуговування, наприклад, для виявлення води, моніторингу спорту і здоров’я в розумному одязі або тактильної робототехніки, де дотик або рух безпосередньо генерують електричний сигнал.

Компанія Janta Power зі США розробляє тривимірні сонячні вежі для більш ефективного видобутку енергії. Ця технологія генерує приблизно на 50% більше енергії, ніж традиційні системи з плоскими панелями, займаючи при цьому третину площі. Про це повідомило видання Dallas Inovatives.

Які переваги тривимірних сонячних веж?

Системи складаються зі сталевої конструкції та модульного спірального або пальового фундаменту. Конструкція має витримати вітер швидкістю до 75 м/с. Розташовані під потрібним кутом сонячні панелі вловлюють як ранкове, так і вечірнє світло, чим створюють двопікову криву потужності, яка краще відповідає реальному попиту на електроенергію. На відміну від одновісних систем, які концентрують вироблення близько полудня, тривимірна архітектура рівномірніше розподіляє генерацію протягом дня, знижуючи навантаження на мережу і залежність від неї.

Які плани у Janta Power на майбутнє?

За словами розробників, ключовою перевагою є активна оптимізація затінення та програмне забезпечення для управління. Коефіцієнт використання потужності для типових установок становить близько 32% порівняно з 22% для плоских панелей. Janta Power залучила 5,5 млн доларів США (4,74 млн євро) інвестицій з метою розширення комерціалізації своєї запатентованої технології в центрах обробки даних, зарядних станціях для електромобілів, телекомунікаційних вишках, університетах і промислових об’єктах. Угоду очолив MaC Venture Capital за участю Collab Capital.

Пілотні проєкти реалізуються в найбільших аеропортах світу, включно з міжнародним аеропортом Мюнхена Aena і міжнародним аеропортом Даллас-Форт-Верт (DFW), у рамках ініціативи “Аеропорти для інновацій” (A4I).

“Зростаючий світовий попит на енергію вимагає інновацій, які будуть одночасно потужними і компактними, — написав генеральний директор компанії Мохаммед Нджієс у LinkedIn минулого тижня, — і наші 3D-сонячні вежі були побудовані саме для цього моменту”.

Раніше писали, що влада встановить сонячні панелі на 830 будинках у Києві. Такі заходи мають забезпечити резервне живлення для критично важливої інфраструктури на випадок відключень світла. Писали також, як люди через сонячні панелі втрачають гроші та електрику в Європі. Уся справа в схемах продажу та розподілу виробленої енергії, до яких енергомережа може бути не готова.

Які нові технології розробив Nissan?

Електромобілі Nissan можуть суттєво покращити свій запас ходу завдяки новим технологіям, які бренд запатентував для літій-повітряних акумуляторів. Ці інновації можуть зробити акумулятори комерційно життєздатними, що відкриває нові перспективи для електромобільної галузі.

Які переваги літій-повітряних акумуляторів?

Літій-кисневі елементи теоретично здатні зберігати в 10 разів більше енергії, ніж стандартні літій-іонні акумулятори. Однак їх практичне застосування ускладнене через швидку деградацію та втрати енергії. Винаходи Nissan можуть усунути ці проблеми, як повідомляє CarBuzz.

Що нового в патентах Nissan?

Фахівці Nissan запропонували комплексний підхід, описаний у двох патентах. Перший патент передбачає створення повністю герметичної комірки, що запобігає потраплянню вологи та кисню з атмосфери. Нова конструкція використовує електрод, що містить оксид літію, каталізатор і гелеутворювальний полімер, які наносяться на поверхню колектора і шар електроліту.

Другий патент запобігає внутрішнім процесам руйнування. Під час заряджання літій-оксидного осередку до його теоретичного максимуму всередині починає виділятися кисень, що знижує ємність. Для боротьби з цим електроди покривають спеціальним розгалуженим полімером, який зменшує обсяги газу, що виділяється, не даючи йому шкодити структурі комірки.

Які результати впровадження нових технологій?

Поєднання цих двох інновацій створює стійкий літій-повітряний акумулятор, який можна буде заряджати до його повної теоретичної ємності без швидкої деградації. Це важлива розробка для галузі електрокарів, оскільки відмова від дорогих і рідкісних металів на користь більш доступних компонентів може знизити вартість електромобілів. Підвищена щільність енергії означає або збільшення запасу ходу за тих самих розмірів батареї, або зниження її ваги та габаритів.

Хоча факт реєстрації патенту ще не гарантує серійного виробництва, ці креслення демонструють, що Nissan залишається вагомим інноватором на ринку акумуляторних технологій.

Раніше повідомлялося, що Nissan виводить на ринок рамний пікап ціною від $16 500 з витратою 1,9 л на 100 км. Новий пікап Nissan Frontier Pro надходить у продаж у бензиновій, дизельній та плагін-гібридній модифікаціях.