Vědci z Clemsonova ústavu pro nanomateriály (CNI) jsou o krok blíže k bezdrátovému napájení světa pomocí triboelektřiny, zeleného zdroje energie
Zhruba před rokem vynalezl tým fyziků v CNI ultra-jednoduchý triboelektrický nanogenerátor (U-TENG). U-TENG vyrobený z plastu a pásky je malé zařízení, které vyrábí elektřinu z pohybu a vibrací. Tleskáním nebo klepáním na nohy generuje napětí, které je dále přijímáno externím obvodem a je uloženo v kondenzátoru nebo baterii, dokud se nenabije.
Asi o devět měsíců později vědci zveřejnili článek v časopise Advanced Energy Materials, který uvádí, že vyrobili bezdrátový TENG nebo W-TENG. W-TENG je také vyroben stejnými výzkumníky U-TENG. Ve W-TENG je plast nahrazen grafenem (jedna vrstva grafitového olova) a kyselinou polymléčnou (PLA). PLA je lepší při oddělování kladných a záporných nábojů, ale ne při vedení elektřiny, protože to vědci spárovali s grafenem. Kaptonová páska, která je materiálem zachycujícím elektřinu U-TENG, je zaměněna teflonem ve W-TENG.
Poté, co dostali grafen procesem „sonikace“ a PLA vlákno a naplnili jej do 3-D tiskárny, úspěšně vyrobili W-TENG.
"Používáme teflon, protože obsahuje mnoho skupin fluoru, které jsou vysoce elektronegativní, zatímco grafen-PLA je vysoce elektropozitivní." To je dobrý způsob, jak srovnat a vytvořit vysoké napětí, “uvedla Ramakrishna Podila, odpovídající autorka studie a odborná asistentka fyziky v Clemsonu.
W-TENG je schopen generovat maximálně 3 000 voltů, což je dostatečné množství pro napájení 25 standardních zásuvek nebo LCD monitoru. Díky vysokému napětí vytváří W-TENG kolem sebe elektrické pole, které lze bezdrátově snímat. Bezdrátová elektřina může být uložena v kondenzátoru a bateriích.
"Nemůže vám dát jen energii, ale elektrické pole můžete použít také jako aktivované dálkové ovládání." Například můžete klepnout na W-TENG a použít jeho elektrické pole jako „tlačítko“ k otevření garážových vrat, nebo můžete aktivovat bezpečnostní systém - to vše bez baterie, pasivně a bezdrátově, “řekl Sai Sunil Mallineni, první autor studie a Ph.D. student fyziky a astronomie.
W-TENG má bohaté aplikace jako ve vesmíru, uprostřed oceánu nebo dokonce na bojišti. "Několik rozvojových zemí vyžaduje hodně energie, i když v takovém prostředí nemusíme mít přístup k bateriím nebo zásuvkám a pro vynález týmu existuje jednoznačné filantropické využití," uvedl Podila. "W-TENG by mohl být jedním z čistších způsobů výroby energie v těchto oblastech."
Tým výzkumných pracovníků je opět veden Mallineni v procesu patentování W-TENG prostřednictvím Clemson University Research Foundation. Profesor Apparao Rao, ředitel Clemson Nanomaterials Institute, diskutoval s průmyslovými partnery o integraci W-TENG do energetické aplikace.
Před zahájením průmyslové výroby navíc Podila uvedl, že je třeba provést další výzkum, který by zaměnil teflon za ekologičtější elektronegativní materiál. Yongchang Dong, další student CNI, vedl práci na demonstraci MXene-TENG, která byla publikována v článku v časopise Nano Energy poblíž listopadu 2017. Herbert Behlow a Sriparna Bhattacharya z CNI také tyto studie rozdávají.
Bude mít W-TENG dopad v oblasti alternativních, obnovitelných energií? Rao řekl, že to půjde na ekonomii.
"Můžeme to vzít jen jako vědci; ekonomika musí pracovat, aby byl W-TENG úspěšný, “řekl Rao.