超薄装置通过空气湿度产生环境电力
图片来源:Dreamstime
一种可以利用空气中的水分发电的设备已经开发出来,可用于为健康监测器、电子皮肤传感器和信息存储设备供电。
该装置由一层薄薄的织物制成,厚度只有0.3毫米左右,里面有海盐、碳墨水和一种特殊的吸水凝胶。
新加坡国立大学(NUS)的研究团队表示,利用水分产生能量的传统设备无法产生足够的能量来为电子设备供电,而他们的可充电织物状“电池”比传统的AA电池提供更高的电力输出。
新设备包含两个不同性质的区域,以永久保持不同区域的含水量以发电,并允许数百小时的电力输出。
它由一层薄薄的织物组成——在这种情况下,是一种由木浆和聚酯制成的商用织物——它被涂上了碳纳米颗粒。
织物的一个区域涂有吸湿离子水凝胶,这个区域被称为湿区。这种特殊的吸水凝胶由海盐制成,可吸收自身重量的六倍以上,用于从空气中收集水分。
陈助理教授说:“海盐被选为吸水性化合物,因为它无毒,而且有潜力为海水淡化厂提供可持续的选择,以处理产生的海盐和卤水。”
织物的另一端是不含吸湿离子水凝胶层的干燥区。这是为了确保该区域保持干燥,并将水限制在潮湿区域。
一旦组装好MEG装置,在潮湿的地区,水被吸收,海盐离子被分离,就会产生电力。
带正电荷的自由离子(阳离子)被带负电荷的碳纳米颗粒所吸收。这会引起织物表面的变化,在织物表面产生电场。这些表面的变化也使织物能够储存电能以备以后使用。
通过独特的干湿区域设计,新加坡国立大学的研究人员能够在潮湿地区保持高含水量,而在干燥地区保持低含水量。
这将维持电力输出,即使潮湿的地区是饱和的水。在开放的潮湿环境中放置30天后,水仍然保持在潮湿区域,这证明了该设备在维持电力输出方面的有效性。
陈助理教授解释说:“由于这种独特的非对称结构,我们的湿驱动发电装置的电气性能与先前的磁振造影技术相比有了显著改善,因此可以为许多常见的电子设备供电,例如健康监测器和可穿戴电子设备。”
该团队的设备还显示出高灵活性,能够承受扭曲、滚动和弯曲的应力。研究人员通过将织物折叠成折纸鹤来证明这一点,而这并不影响织物的整体电气性能。
它最直接的应用之一是直接通过环境湿度作为移动电子设备的便携式电源。
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