Исследователи разработали первое в своем роде устройство, которое генерирует электричество из снега. Для его создания не потребовалось дорогих материалов. Разработка принадлежит ученым из Калифорнийского университета. Устройство имеет небольшие размеры, тонкое, гибкое, похоже на лист пластика.
Особенности прибора
"Устройство может работать в отдаленных районах, потому что самостоятельно обеспечивает питание и не требует батарей", — сказал старший автор Ричард Канер. "Это высокофункциональная разработка — метеостанция, которая показывает, сколько снега выпало, каково направление его падения, а также фиксирует направление и скорость ветра".
Исследователи называют это трибоэлектрическим наногенератором на основе снега, или снежным ТЭНом. Трибоэлектрический наногенератор, который генерирует заряд посредством статического электричества, производит энергию с помощью обмена электронами.
Особенности идеи
"Статическое электричество создается при взаимодействии двух материалов, один из которых поглощает электроны, а другой отдает", — сказал Канер, выдающийся профессор химии и биохимии, также занимающийся материаловедением и инженерией в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. "Вы можете отлично сэкономить на расходах, поскольку электричество генерируется практически бесплатно".
Снег имеет положительный заряд, соответственно, отдает электроны. В качестве второго необходимого материала мы использовали силикон. Он полусинтетический, изготавливается с применением атомов кислорода и кремния, которые сочетаются с углеродом, водородом и остальными элементами, заряженными отрицательно. Когда снег опускается на устройство, то контактирует с силиконом, производящим противоположные заряды, благодаря чему генерируется электричество.
Процесс разработки
"Снег уже имеет свой заряд, поэтому мы решили, почему бы не использовать еще один материал с противоположным зарядом и извлечь максимум пользы для генерации электрического тока?", — рассказал соавтор Махер эль-Кади, также специализирующийся на химии и биохимии в Калифорнийском университете.
Снег отдает электроны, однако эффективность данного устройства полностью зависит от состава второго материала, обеспечивающего извлечение данных электронов", — добавил он. "После исследования большого списка материалов, включая тефлон и фольгу, мы выяснили, что силикон является самым эффективным в этом деле, если сравнивать с другими рассмотренными материалами".
Около трети поверхности земли ежегодно покрывается снегом. В это время солнечные генераторы электроэнергии практически бездействуют. При снежной погоде значительно снижается количество солнечного света, который попадает на солнечные батареи, из-за чего мощность таких устройств значительно снижается, а эффективность падает до минимума. Новое устройство, разработанное учеными Калифорнийского университета, можно встроить в солнечные панели, чтобы избежать убытков и обеспечить постоянное энергоснабжение, как во время солнечной погоды, так и при сильном снегопаде.
Дополнительные преимущества
По мнению Канера, устройство имеет и дополнительные функции, которые можно использовать для совершенно других целей. Например, разработанную метеостанцию целесообразно применять для мониторинга эффективности участников, занимающихся зимними видами спорта, например, катанием на лыжах. Устройство поможет ставить более объективные оценки характеристикам спортсменов, соревнующихся в беге, прыжках. Также устройство можно адаптировать для определения моделей движения, применяющихся при катании на лыжах, что невозможно сделать с использованием технологии умных часов.
Разработка, созданная учеными, имеет высокий потенциал, если, ориентируясь на их идею, сделать переносные устройства, оснащенные автономным питанием, чтобы проводить мониторинг выступления спортсменов. Устройство также может помочь выяснить, двигается человек или остается на одном месте. Прибор показывает, когда объект просто идет, марширует, прыгает или бежит.
При разработке данного механизма использовалась 3D-печать, чтобы разместить силиконовый слой. Команда разработчиков полагает, что после небольших доработок устройство можно реализовывать по более низкой стоимости, учитывая, что технология изготовления очень простая, а силикон является недорогим материалом. Силикон часто используется в промышленности, например, при изготовлении смазочных материалов, изоляции, имплантатов в медицине, а теперь у него появилась еще одна функция: участие в процессе генерации электроэнергии.
