Сингапурские учёные создали тканевую батарейку, генерирующую электричество из влаги в воздухе
Учёные из Национального университета Сингапура разработали тканевую батарейку, способную получать электричество из влаги в воздухе. Новое устройство представляет собой кусок ткани толщиной около 0,3 мм, обработанный водопоглощающим гелем из морской соли и чернилами с частицами углерода.
У устройств, вырабатывающих электричество из влаги (moisture-driven electricity generation device, MEG) есть существенный недостаток: при взаимодействии с влагой устройство быстро насыщается водой и перестаёт генерировать энергию. Тканевая батарейка сингапурских учёных разработана так, что одна её часть долго остаётся влажной, а другая сухой, что позволяет ей вырабатывать электричество сотни часов.
Батарейка состоит из тонкого слоя ткани из древесной массы и полиэстера, покрытого углеродными наночастицами. На одну часть тканевого отрезка нанесён гигроскопичный гель, изготовленный из морской соли. Другой конец ткани не обработан гидрогелем и остаётся сухим, сбор влаги ограничивается первой частью.
Когда гидрогель начинает поглощать влагу, он выделяет свободные ионы с положительным зарядом (катионы), которые взаимодействуют с отрицательно заряженными наночастицами углерода, что создаёт на поверхности ткани электрическое поле.
Одна тканевая батарейка размером 1,5 на 2 см способна генерировать до 0,7 В в течение более 150 часов при постоянной влажности. В ходе эксперимента команда учёных соединила вместе три кусочка генерирующей энергию ткани и поместила их в напечатанный на 3D-принтере корпус размером со стандартную батарейку типа АА. Напряжение собранного устройства достигло 1,96 В, что выше, чем у коммерческой батарейки типа АА с напряжением около 1,5 В, и будет достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как будильник.
Учёные отмечают, что конструкция батарейки с использованием гидрогеля позволяла ей долго оставаться наполовину сухой: после пребывания в открытой влажной среде в течение 30 дней вода по-прежнему скапливалась только на области, обработанной гелем. Устройство MEG, разработанное командой, также продемонстрировало высокую гибкость и способность выдерживать нагрузки от скручивания и изгиба. Исследователи продемонстрировали его выдающуюся гибкость, сложив ткань в виде журавлика-оригами, что не повлияло на электрические характеристики устройства.
В начале августа похожее устройство, только из бумаги, представили учёные из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (EMPA). Их бумажная батарейка способна выдавать напряжение в 1,2 В.
