211service.com
Hibrīds nanoenerģijas kombains
Nanomēroga ģeneratori var pārvērst apkārtējo mehānisko enerģiju – vibrācijas, šķidruma plūsmu un pat bioloģisko kustību – par strāvas avotu. Tagad pētnieki ir apvienojuši nanoģeneratoru ar saules bateriju, lai izveidotu integrētu mehāniskās un saules enerģijas savākšanas ierīci. Šis hibrīdģenerators ir pirmais šāda veida ģenerators, un to var izmantot, piemēram, lidmašīnu sensoru darbināšanai, uztverot saules gaismu, kā arī dzinēja vibrācijas.
Nano hibrīds: Ar krāsu sensibilizēta saules baterija (augšpusē) un nanoģenerators (apakšā) atrodas uz viena un tā paša substrāta jaunajā ierīcē.
Nanoģeneratori parasti izmanto pjezoelektriskos nanovadus — matiem līdzīgas cinka oksīda struktūras, kas mehāniski noslogojot rada elektrisko potenciālu, lai ražotu nelielu enerģijas daudzumu. Pirmās šādas ierīces izgatavoja Džuns Lins Vans , Džordžijas Tehnikas profesors un institūta Nanostruktūru raksturojuma centra direktors. Vangs cer, ka nanoģeneratori kādu dienu novērsīs nepieciešamību pēc baterijām implantējamos medicīniskajos sensoros un galu galā radīs pietiekami daudz jaudas, lai uzlādētu lielāku personālo elektroniku.
Salīdzinot ar saules baterijām, nanoģeneratori joprojām ir salīdzinoši neefektīvs enerģijas ieguves veids, saka Vans, taču dažreiz saules enerģija nav pieejama. Tāpēc viņš sadarbojās ar Sjudons Vans , Viskonsinas-Medisonas Universitātes materiālu zinātnes un inženierzinātņu docents, lai izveidotu jauno hibrīda ierīci.
Tas apvieno divas iepriekš izstrādātas tehnoloģijas, kuras abas balstās uz cinka oksīda nanovadiem, slāņainā silīcija substrātā. Augšējais slānis sastāv no plānas plēves saules baterijas, kas iestrādāta ar cinka oksīda nanovadiem, kas pārklāti ar krāsu. Lielais nanovadu virsmas laukums uzlabo ierīces gaismas absorbciju, un dizains ir balstīts uz Peidongs Jangs , ķīmijas profesors Kalifornijas Universitātē Bērklijā. Apakšējais slānis satur Vangas nanoģeneratoru. Silīcija apakšpusē ir robains ar polimēru pārklātu cinka oksīda nanovadu klāsts zobiem līdzīgā izkārtojumā. Kad ierīce tiek pakļauta vibrācijām, šie zobi skrāpjas pret vertikāli izlīdzinātu cinka oksīda nanovadu masīvu, radot elektrisko potenciālu.
Saules bateriju un nanoģeneratoru elektriski savieno pats silīcija substrāts, kas darbojas gan kā saules baterijas anods, gan kā nanoģeneratora katods. Ir iespējams apvienot lielas saules bateriju un nanoģeneratoru grupas, taču to integrēšana vienā sistēmā aizņem mazāk vietas un ir arī energoefektīvāka. Ierīces prototips var radīt 0,6 voltu saules enerģiju un 10 milivoltus pjezoelektrisko jaudu. Lai gan prototipa ierīcei bija tikai viens nanoģenerators, Vangs plāno palielināt jaudu, izveidojot ierīces ar vairākiem nanoģeneratoru slāņiem. Viņš saka, ka, iespējams, pirmo reizi šīs ierīces varētu izmantot militārajās lidmašīnās ar sensoriem. ASV gaisa spēki nesen izsludināja uzaicinājumu iesniegt pētniecības finansēšanas priekšlikumus saistībā ar hibrīdajām enerģijas attīrīšanas ierīcēm.
Čārlzs Dārgais , Hārvardas universitātes ķīmijas profesors, saka, ka Vanga ierīce ir radoša un, pēc viņa zināšanām, ir pirmā hibrīda nanomēroga ierīce, kas spēj iegūt divu veidu enerģiju. Tas ir īpaši svarīgi, ņemot vērā, ka viens ir gaišs, bet otrs var strādāt tumsā, saka Lībers. Viņš sagaida, ka Vanga darbs iedvesmos citus pētniekus pievērsties hibrīda nanoģeneratoru ierīcēm, kā arī ierīcēm, kas apvieno nanoģeneratorus ar papildu nano-iespējotu enerģijas krātuvi.