Onderzoekers hebben de eerste vochtigheidsgenerator ontwikkeld die is gemaakt met polyoxometalaten (POM's) die natuurlijke atmosferische vochtigheid kan gebruiken om een continue stroom elektriciteit te produceren. Deze innovatie is een cruciale vooruitgang in het efficiënt benutten van energiebronnen met een lage waarde. De unieke eigenschappen van POM's stellen hen in staat om vocht uit de lucht te vangen en om te zetten in betrouwbare elektrische signalen.
Wetenschappers zijn momenteel bezig met het onderzoeken methoden om de overvloedige laagwaardige energie te benutten gevonden in natuurlijke omgevingen om elektriciteit op te wekken. Een team van onderzoekers heeft met succes een innovatieve stroomgenerator ontwikkeld die de natuurlijke luchtvochtigheid van de aarde benut om een gestage stroom van ononderbroken elektrische signalen. Het is de eerste vochtigheidsgenerator die is gemaakt met polyoxometalaten, een nano-formaat materiaal. Het gebruik van energie met een lage waarde biedt polyoxometalaten een geweldige kans om een veelbelovende nieuwe onderzoeksrichting in te slaan.
Het team wilde het probleem van discontinuïteit in energieconversie-apparaten oplossen. Hun doel was om het probleem van schaarse materialen voor het genereren van atmosferische vochtigheidsenergie op te lossen en de prestaties van materialen die ontworpen kunnen worden te verbeteren. Professor Weilin Chen van de afdeling Chemie aan de Northeast Normal University zei: “We wilden het omzettingsproces van atmosferische vochtigheidsenergie in elektrische energie begrijpen en de rol van polyoxometalaten bij de opwekking van elektriciteit uit atmosferische vochtigheid.”
Polyoxometalaten, ook bekend als POM's, worden gekenmerkt door speciale functionele en morfologische eigenschappen. Ze maken het een zeer nuttig onderdeel voor assemblage, controleerbare synthese en prestatieonderzoek. Bovendien zijn ze een veelzijdig type anorganische moleculaire materialen. POM-nanomaterialen hebben de ongelooflijke vermogen om microporeuze structuren te vormen, speciaal ontworpen om atmosferisch vocht vast te leggen.
Naast hun opmerkelijke veerkracht aan licht, hitte en chemicaliën zijn ze ook milieuvriendelijk in de natuur. Volgens wetenschappers is het te verwachten dat deze nanomaterialen de potentieel om de luchtvochtigheid effectief te gebruiken.
Het team maakte met succes clusters van organische ammonium-polyoxoanionen met behulp van POM's. Dunnefilm-stroomgeneratoren met kleine, nano-grote poriën, microporiën genaamd, werden gecreëerd door de clusters te assembleren. Ze hebben de mogelijkheid om effectief te functioneren, zelfs in atmosferische vochtigheid. De POM-generator die ze creëerden, is efficiënt en genereerde een constante spanning van 0.68 V. Het werkt feilloos, zonder onderbreking, in bijna alle natuurlijke omgevingen, en verdraagt atmosferische vochtigheidsniveaus van 10% tot 90%.
De POM-luchtvochtigheidsgedreven groene generator maakt gebruik van polyoxometalaten nanoclusters om vocht uit de atmosfeer te absorberen door de microporiën in POM nanowires films. De distributiegradiënt van water vormt de fundamentele structuur voor het opwekken van stroom. De POM-generator is zeer stabiel en heeft een consistente prestaties op het gebied van stroomopwekking.
Na zorgvuldige analyse heeft het team definitief gezegd dat de POM-stroomgenerator zeer efficiënt is in het benutten van de natuurlijke luchtvochtigheid. Deze technologie maakt gebruik van de niet-uniforme verdeling en gerichte stroming van ionen om onophoudelijke en ononderbroken elektrische signalen te produceren. Dit werk introduceert innovatieve concepten voor het benutten van laagwaardige energie op een continue manier, terwijl het ook een fris perspectief biedt op het gebied van polyoxometalaatchemie.
Zie ook: Revolutionair apparaat dat trillingsenergie benut en de toekomst van energie voorziet
Het ontwikkelen van een continue bron van energie van lage waarde in een natuurlijke omgeving is een dringende en onmiddellijke behoefte. Wetenschappers hebben eerder apparaten ontwikkeld die in staat zijn om energie van lage waarde te verzamelen en te benutten. Het potentieel van deze apparaten is echter belemmerd door het feit dat energie van lage waarde vaak intermitterend en onstabiel is.
Wetenschappers hebben de afgelopen jaren aanzienlijke vooruitgang geboekt in het benutten van het energiepotentieel van atmosferische vochtigheid. Maar deze keer hebben ze met succes de eerste vochtigheidsgenerator gemaakt met polyoxometalaten om continu vermogen te produceren.
Enkele mogelijke toepassingen van de POM-generator zijn:
- Het bereiken van een ononderbroken stroomvoorziening voor apparatuur door naadloze integratie met elektrische apparaten
- Detectie van menselijke ademhalingsprocessen
- Detecteren, registreren en waarschuwen voor veranderingen in de omgevingsvochtigheid
- Voldoen aan de elektriciteitsbehoefte van verschillende situaties
Professor Weilin Chen zei: “De belangrijkste boodschap is dat continue energieopwekking met behulp van atmosferische vochtigheid is bereikt door het ontwerp en de modificatie van POM-nanomaterialen, en dat het mechanisme van energieopwekking met behulp van atmosferische vochtigheid diepgaand is begrepen door gebruik te maken van de kenmerken van POM-nanomaterialen.”
Het team wil een uitgebreid begrip krijgen van het proces van energieopwekking door middel van atmosferische vochtigheid. Daarom kijken ze vooruit naar het verbeteren van de efficiëntie van de generator door materialen te optimaliseren en te screenen.
“Het uiteindelijke doel is het bereiken van een efficiënt gebruik van vochtigheidsgeneratoren om een duurzame ontwikkeling van energie en het milieu te bevorderen door het mechanisme te onderzoeken dat de efficiëntie van de vochtigheidsgenerator optimaliseert,” voegde professor Chen toe.
Bron Polyoxometalaten voor continue energieopwekking door atmosferische vochtigheid
