Tutkijat ovat kehittäneet ensimmäisen polyoksometalaateista (POM) valmistetun kosteusgeneraattorin, joka voi käyttää luonnollista ilmankosteutta tuottamaan jatkuvaa sähkövirtaa. Tämä innovaatio on ratkaiseva edistysaskel vähäarvoisten energialähteiden tehokkaassa hyödyntämisessä. POM:ien ainutlaatuisten ominaisuuksien ansiosta ne pystyvät sieppaamaan kosteutta ilmasta ja muuttamaan sen luotettaviksi sähkösignaaleiksi.
Tiedemiehet tutkivat parhaillaan menetelmiä runsaan vähäisen energian valjastamiseksi luonnossa sähkön tuottamiseksi. Tutkijaryhmä on menestyksekkäästi kehittänyt innovatiivisen sähkögeneraattorin, joka hyödyntää maapallon luonnollisen ilmankosteuden tuottaakseen tasainen keskeytymätön sähköisten signaalien virta. Se on ensimmäinen kosteusgeneraattori, joka on valmistettu polyoksometalaateista, nanokokoisesta materiaalista. Vähäarvoisen energian hyödyntäminen tarjoaa polyoksometalaateille loistavan mahdollisuuden lähteä lupaavalle uudelle tutkimussuunnalle.
Ryhmän tavoitteena oli ratkaista energian muunnoslaitteiden epäjatkuvuusongelma. Heidän tavoitteenaan oli ratkaista niukkojen materiaalien ongelma ilmakehän kosteusvoiman tuottamiseksi ja parantaa suunniteltavien materiaalien suorituskykyä. Professori Weilin Chen Northeast Normal Universityn kemian laitokselta sanoi: "Halusimme ymmärtää ilmakehän kosteusenergian muuntamisprosessia sähköenergiaksi ja polyoksometalaattien roolia ilmankosteuden sähköntuotannossa."
Polyoksometalaatit, jotka tunnetaan myös nimellä POM, ovat erityisiä toiminnallisia ja morfologisia ominaisuuksia. Ne tekevät siitä erittäin hyödyllisen komponentin kokoonpanoon, ohjattavaan synteesiin ja suorituskykytutkimukseen. Lisäksi ne ovat monipuolisia epäorgaanisia molekyylimateriaaleja. POM nanomateriaaleissa on uskomatonta kyky muodostaa mikrohuokoisia rakenteita, suunniteltu erityisesti sieppaamaan ilmakehän kosteutta.
Heidän lisäksi huomattava joustavuus valolle, lämmölle ja kemikaaleille ne ovat myös luontoystävällinen luonnossa. Tutkijoiden mukaan näillä nanomateriaaleilla odotetaan olevan mahdollisuudet käyttää tehokkaasti ilman kosteutta.
Ryhmä teki onnistuneesti klustereita orgaanisista ammonium-polyoksoanioneista käyttämällä POM:ia. Ohutkalvoiset sähkögeneraattorit, joissa oli pieniä, nanokokoisia huokosia, joita kutsutaan mikrohuokoisiksi, luotiin kokoamalla klustereita. Ne pystyvät toimimaan tehokkaasti myös ilmankosteudessa. Heidän luomansa POM-generaattori on tehokas ja tuottaa a tasainen 0.68 V jännite. Se toimii moitteettomasti, keskeytyksettä lähes kaikissa luonnollisissa olosuhteissa ja kestää ilmankosteustason 10%: sta 90%.
POM-ilmakehän kosteusohjattu vihreä generaattori käyttää polyoksometalaattinanoklustereita imemään kosteutta ilmakehästä POM-nanolankakalvojen mikrohuokosten läpi. Veden jakautumisgradientti muodostaa perusrakenteen sähkön tuottamiseksi. POM-generaattori on erittäin vakaa ja on a tasainen sähköntuotannon suorituskyky.
Huolellisen analyysin jälkeen tiimi on vakuuttavasti todennut, että POM-sähkögeneraattori on erittäin tehokas hyödyntämään luonnollista ilmankosteutta. Tämä tekniikka hyödyntää ionien epätasaista jakautumista ja suunnattua virtausta tuottaa säälimättömiä ja keskeytymättömiä sähköisiä signaaleja. Tämä teos esittelee innovatiivisia konsepteja vähäarvoisen energian jatkuvaan valjastukseen ja tarjoaa samalla tuoreen näkökulman polyoksometalaattikemian alaan.
Katso myös: Vallankumouksellinen laite, joka hyödyntää värähtelyenergiaa ja antaa voimaa tulevaisuuteen
Jatkuvan vähäarvoisen energian lähteen kehittäminen luonnollisessa ympäristössä on a kiireellinen ja välitön vaatimus. Tiedemiehet ovat aiemmin kehittäneet laitteita, jotka pystyvät keräämään ja valjastamaan vähäarvoista energiaa. Näiden laitteiden potentiaalia on kuitenkin haitannut se, että vähäarvoinen energia on usein katkonaista ja epävakaata.
Tiedemiehet ovat viime vuosina saavuttaneet merkittäviä edistysaskeleita ilmakehän kosteuden energiapotentiaalin hyödyntämisessä. Mutta tällä kertaa he onnistuivat valmistamaan ensimmäisen polyoksometalaateista valmistetun kosteusgeneraattorin jatkuvan tehon tuottamiseksi.
Jotkut POM-generaattorin mahdollisista sovelluksista ovat:
- Saavuta laitteiden keskeytymätön virransyöttö saumattoman integroinnin sähkölaitteiden kanssa
- Ihmisen hengitysprosessien havaitseminen
- Havaitsee, tallentaa ja varoittaa ympäristön kosteuden muutoksista
- Eri tilanteiden sähkötarpeiden täyttäminen
Professori Weilin Chen sanoi, "Tärkein viesti on, että jatkuva sähköntuotanto ilmankosteutta käyttämällä on saavutettu POM-nanomateriaalien suunnittelun ja modifioinnin avulla, ja ilmankosteuden sähköntuotannon mekanismi on ymmärretty syvästi käyttämällä POM-nanomateriaalien ominaisuuksia."
Tiimi pyrkii saamaan kokonaisvaltaisen käsityksen sähköntuotannon prosessista ilmankosteuden kautta. Näin ollen he katsovat eteenpäin generaattorin tehokkuuden parantamisessa optimoimalla ja seulomalla materiaaleja.
Katso myös: Piilotetun voiman hyödyntäminen: Kivet kestävinä aurinkoenergian varastointiratkaisuina
"Perimmäisenä tavoitteena on saavuttaa kosteusgeneraattoreiden tehokas käyttö energian ja ympäristön kestävän kehityksen edistämiseksi tutkimalla mekanismia, joka optimoi kosteusgeneraattorin hyötysuhteen." lisäsi professori Chen.
Lähde Polyoksometalaatit jatkuvaan sähköntuotantoon ilmankosteuden avulla
