Wetenschappers van de Universiteit Twente en de South China Normal University hebben een elektrische generator ontworpen die energie kan oogsten uit inslaande druppeltjes en andere bronnen van mechanische energie. Hun paper verscheen onlangs in Geavanceerde materialen .

Opwarming van de aarde is een toenemende bedreiging, vraag naar hernieuwbare energiebronnen. Stromend water in de vorm van regendruppels is een alomtegenwoordige bron van mechanische energie die kan worden omgezet in elektrische energie. Eerdere pogingen om deze energie te oogsten waren ofwel beperkt in efficiëntie of in stabiliteit, of vereiste externe spanning.

Een stroom opwekken

De elektrische generator kan worden uitgelegd als een permanent geladen condensator, ook wel elektreet genoemd. De onderzoekers injecteerden ladingen in een isolerende laag van deze condensator door gebruik te maken van een nieuwe oplaadmethode op basis van electrowetting - de wijziging van het vermogen van vloeistoffen om contact te houden met een vast oppervlak met een elektrisch veld. Een elektrische stroom wordt gegenereerd bij de impact van een druppel wanneer de geïnduceerde tegenladingen op de condensator worden herverdeeld.

De stroom verhogen

De grootte van deze stroom wordt bepaald door het aantal geïnjecteerde ladingen. Door composietmonsters met een hoge sterkte te gebruiken, konden ze het aantal geïnjecteerde ladingen aanzienlijk verhogen. Door een slim ontwerp van de elektroden kon de herverdeling van de lading in hun generator het meest efficiënt plaatsvinden. De onderzoekers slaagden erin 11,8% van de mechanische energie van een inslaande druppel om te zetten in elektrische energie, wat een aanzienlijke verbetering is in vergelijking met de efficiëntie van vergelijkbare apparaten. Verder, ze hebben aangetoond dat de efficiëntie van het oogsten van energie na 100 dagen niet afneemt, waarvoor slechts een enkele oplaadcyclus van 15 minuten nodig is voor langdurig gebruik.

Toepassingen

Hun aanpak is niet beperkt tot het oogsten van energie op basis van druppels. Niels Mendel, een van de auteurs zegt:"Onze methode kan ook worden overwogen voor andere toepassingen waarbij mechanische energie moet worden omgezet in elektrische energie, bijvoorbeeld in wearables, van vloedgolven, of voor detectie." Er is meer onderzoek nodig om een ​​generator te ontwerpen die efficiënt genoeg energie uit regen kan halen.

Het artikel is getiteld "Charge Trapping-Based Electricity Generator (CTEG):een ultrarobuuste en zeer efficiënte nanogenerator voor het oogsten van energie uit waterdruppels, " en is gepubliceerd in Geavanceerde materialen op 6 juli.

Een tweede artikel van hetzelfde team dat zich richt op de fysieke principes van het energiewinningsproces is getiteld "Energiewinning van druppels die op geladen oppervlakken vallen" en staat op het punt te verschijnen in Fysieke beoordelingsbrieven .