Een groep ingenieurs van de University of Wisconsin-Madison en een medewerker uit China hebben een nanogenerator ontwikkeld die energie haalt uit de wrijving van de rollende banden van een auto.

Een innovatieve methode om energie te hergebruiken, de nanogenerator zou autofabrikanten uiteindelijk een nieuwe manier kunnen bieden om meer efficiëntie uit hun voertuigen te persen.

De onderzoekers rapporteerden hun ontwikkeling, dat is de eerste in zijn soort, in een paper gepubliceerd op 6 mei, 2015, in het journaal Nano-energie .

Xudong Wang, de Harvey D. Spangler fellow en een universitair hoofddocent materiaalwetenschap en techniek aan UW-Madison, en zijn promovendus Yanchao Mao werken al ongeveer een jaar aan dit apparaat.

De nanogenerator vertrouwt op het tribo-elektrische effect om energie te benutten van het veranderende elektrische potentieel tussen de stoep en de wielen van een voertuig. Het tribo-elektrisch effect is de elektrische lading die het gevolg is van het contact of het tegen elkaar wrijven van twee ongelijke objecten.

Wang zegt dat de nanogenerator een uitstekende manier is om te profiteren van energie die gewoonlijk verloren gaat door wrijving.

"De wrijving tussen de band en de grond verbruikt ongeveer 10 procent van de brandstof van een voertuig, ' zegt hij. 'Die energie is verspild. Dus als we die energie kunnen omzetten, het zou ons een zeer goede verbetering van het brandstofverbruik kunnen opleveren."

De nanogenerator vertrouwt op een elektrode die in een segment van de band is geïntegreerd. Wanneer dit deel van het bandoppervlak in contact komt met de grond, de wrijving tussen die twee oppervlakken produceert uiteindelijk een elektrische lading - een soort contactelektrificatie die bekend staat als het tribo-elektrisch effect.

Tijdens de eerste proeven, Wang en zijn collega's gebruikten een speelgoedauto met led-verlichting om het concept te demonstreren. Ze bevestigden een elektrode aan de wielen van de auto, en terwijl het over de grond rolde, de LED-lampjes flitsten aan en uit. De beweging van elektronen veroorzaakt door wrijving was in staat om genoeg energie te genereren om de lichten van stroom te voorzien, ter ondersteuning van het idee dat energie die verloren gaat door wrijving, daadwerkelijk kan worden verzameld en hergebruikt.

"Ongeacht de energie die wordt verspild, we kunnen het terugvorderen, en dit maakt dingen efficiënter, ", zegt Wang. "Ik denk dat dat het meest opwindende deel hiervan is, en is iets waar ik altijd naar op zoek ben:hoe de energie uit verbruik te besparen."

De onderzoekers hebben ook vastgesteld dat de hoeveelheid energie die wordt benut rechtstreeks verband houdt met het gewicht van een auto, evenals zijn snelheid. Daarom kan de hoeveelheid bespaarde energie variëren, afhankelijk van het voertuig, maar Wang schat dat het gemiddelde benzineverbruik van het voertuig met ongeveer 10 procent zal toenemen, gegeven een efficiëntie van 50 procent omzetting van wrijvingsenergie.

"Er is een groot potentieel met dit soort energie, ", zegt Wang. "Ik denk dat de impact enorm kan zijn."