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 onderzoeken momenteel methoden om de overvloedige, laagwaardige energie in natuurlijke omgevingen te benutten voor de opwekking van elektriciteit. Een team van onderzoekers heeft met succes een innovatieve energiegenerator ontwikkeld die de natuurlijke luchtvochtigheid van de aarde gebruikt om een constante stroom ononderbroken elektrische signalen te genereren . Het is de eerste luchtvochtigheidsgenerator die is gemaakt met polyoxometalaten, een nanogroot materiaal. Het benutten van laagwaardige energie biedt polyoxometalaten een veelbelovende nieuwe onderzoeksrichting.
Het team wilde het probleem van discontinuïteit in energieomzettingsapparaten oplossen. Hun doel was om het probleem van schaarse materialen voor het opwekken van energie uit atmosferische vochtigheid aan te pakken en de prestaties van de te ontwerpen materialen te verbeteren. Professor Weilin Chen van de afdeling Scheikunde aan de Northeast Normal University zei: "We wilden het omzettingsproces van energie uit atmosferische vochtigheid naar elektrische energie begrijpen en de rol van polyoxometalaten bij de opwekking van energie uit atmosferische vochtigheid onderzoeken."
Polyoxometalaten , ook wel POM's genoemd, kenmerken zich door bijzondere functionele en morfologische eigenschappen. Dit maakt ze tot een zeer nuttig onderdeel voor assemblage, gecontroleerde synthese en prestatieonderzoek. Bovendien zijn het veelzijdige anorganische moleculaire materialen. POM-nanomaterialen hebben het ongelooflijke vermogen om microporeuze structuren te vormen , specifiek ontworpen om atmosferisch vocht op te vangen.
Naast hun opmerkelijke weerstand tegen licht, hitte en chemicaliën, zijn ze ook nog eens milieuvriendelijk . Volgens wetenschappers wordt verwacht dat deze nanomaterialen de potentie hebben om de atmosferische luchtvochtigheid effectief te benutten.
Het team is erin geslaagd clusters van organische ammonium-polyoxoanionen te maken met behulp van POM's. Door deze clusters te assembleren, werden dunnefilm-stroomgeneratoren gecreëerd met minuscule, nanogrote poriën, microporiën genaamd. Deze generatoren kunnen zelfs bij atmosferische luchtvochtigheid effectief functioneren. De door hen ontwikkelde POM-generator is efficiënt en genereert een stabiele spanning van 0.68 V. Hij werkt feilloos en zonder onderbrekingen in vrijwel alle natuurlijke omstandigheden en is bestand tegen een atmosferische luchtvochtigheid van 10% tot 90%.
De POM-energiegenerator, die werkt op atmosferische vochtigheid, gebruikt polyoxometalaat-nanoclusters om vocht uit de atmosfeer te absorberen via de microporiën in POM-nanodraadfilms. De verdeling van het water vormt de basisstructuur voor de energieopwekking. De POM-generator is zeer stabiel en levert een consistent vermogen.
Na een zorgvuldige analyse heeft het team geconcludeerd dat de POM-stroomgenerator zeer efficiënt is in het benutten van de natuurlijke atmosferische vochtigheid. Deze technologie maakt gebruik van de ongelijkmatige verdeling en gerichte stroom van ionen om onophoudelijke en continue elektrische signalen te produceren. Dit onderzoek introduceert innovatieve concepten voor het continu benutten van laagwaardige energie en biedt tevens een nieuw perspectief op het gebied van de polyoxometalaatchemie.
Zie ook : Revolutionair apparaat dat trillingsenergie benut en de toekomst aandrijft
Het ontwikkelen van een continue bron van laagwaardige energie in een natuurlijke omgeving is een dringende en onmiddellijke noodzaak geworden . Wetenschappers hebben al eerder apparaten ontwikkeld die in staat zijn om laagwaardige energie op te vangen en te benutten. Het potentieel van deze apparaten werd echter beperkt door het feit dat laagwaardige energie vaak intermitterend en instabiel 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 ontwerpen en modificeren van POM-nanomaterialen, en dat het mechanisme van energieopwekking met behulp van atmosferische vochtigheid diepgaand is begrepen door de eigenschappen van POM-nanomaterialen te gebruiken."
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.
Zie ook : De verborgen kracht benutten: stenen als duurzame oplossingen voor de opslag van zonne-energie
"Het uiteindelijke doel is het efficiënt inzetten van vochtigheidsgeneratoren om de duurzame ontwikkeling van energie en milieu te bevorderen door het mechanisme te onderzoeken dat de efficiëntie van de vochtigheidsgenerator optimaliseert", voegde professor Chen eraan toe.
Bron: Polyoxometalaten voor continue energieopwekking door atmosferische vochtigheid
