Tragbarer Generator treibt kleine Sicherheitsgeräte an

TSUKUBA, Japan, 18. Februar 2022 – (ACN Newswire) – Ein neues stabähnliches Gerät auf Wasserbasis kann Bewegungsenergie in Elektrizität umwandeln. Die Technologie, über die in der Zeitschrift Science and Technology of Advanced Materials berichtet wurde, könnte zur Stromversorgung tragbarer Geräte wie Sicherheitslichter verwendet werden.

Mit dem wachsenden Interesse am Internet der Dinge und an Kleinelektronik besteht eine hohe Nachfrage nach tragbaren Energiequellen. Eine Möglichkeit zur Stromerzeugung besteht darin, Energie aus der Umgebung zu gewinnen, beispielsweise thermische, solare oder mechanische Energie. Um mechanische Energie einzufangen – die Kraft, die ein Objekt aus seiner Position und Bewegung erhält – haben Wissenschaftler triboelektrische Nanogeneratoren entwickelt, die durch Reibung Strom erzeugen können.

"Triboelektrische Nanogeneratoren sind aufgrund ihrer hohen elektrischen Leistung, geringen Kosten und einfachen Zugänglichkeit eines der effektivsten Werkzeuge zur Gewinnung mechanischer Energie", sagte Professor Sangmin Lee von der Chung-ang-Universität in der Republik Korea.

Triboelektrische Generatoren werden elektrisch aufgeladen, wenn sich zwei unterschiedliche Materialien berühren und dann trennen. Wenn beispielsweise ein Ballon an Kleidung gerieben wird, lädt sich der Ballon auf und kann an Gegenständen haften bleiben. Die Reibung zwischen zwei Materialien verursacht jedoch unvermeidlich Schäden und verkürzt die Lebensdauer des Geräts.

Die Verwendung von Flüssigkeiten kann die Reibung verringern, aber flüssigkeitsbasierte Generatoren haben eine erheblich geringere elektrische Leistung als feste Generatoren. Es gibt auch einen Kompromiss zwischen der Größe des Geräts, damit sich die Flüssigkeit bewegen und Strom erzeugen kann, und der Gewährleistung, dass es kompakt genug ist, um tragbar zu sein.

Um diese Probleme zu überwinden, haben Forscher der Chung-ang University zusammen mit Kollegen in Südkorea und den USA einen leichten, kompakten Generator auf Wasserbasis entwickelt, der beim Schütteln elektrischen Strom erzeugen kann.

Das Gerät hat ein einfaches Stabdesign und besteht aus 10 ml Wasser, einem Polymerzylinder und Elektroden. Das Polymermaterial des Behälters ist negativ geladen. Das Wasser bewegt sich auf und ab, wenn das Gerät geschüttelt wird, und erhält eine positive Ladung, die auf die Elektroden übertragen wird, um eine hohe elektrische Leistung zu erzeugen.

„Aufgrund seines einfachen Mechanismus und Designs könnte dieses kleine und leichte Gerät im Alltag verwendet werden. Elektrische Energie kann einfach erzeugt werden, indem Wasser in den Generator gegossen und dann geschüttelt wird“, erklärt Lee.

Die Forscher testeten verschiedene Designs, veränderten die Größe und das Verhältnis der Elektroden, den physikalischen Abstand zwischen den Elektroden und die Wassermenge, um die optimale Kombination zu bestimmen. Sie fanden heraus, dass der tragbare Stabgenerator eine hohe elektrische Leistung von bis zu 710 Volt erzeugen konnte, wenn er ausreichend Platz für die Wasserbewegung und eine große Elektrodenfläche hatte.

Die Forscher zeigten, dass der Generator 100 LED-Leuchten mit Strom versorgen kann, was bedeutet, dass er als Lichtstab für die Verkehrssicherheit verwendet werden könnte, der aufleuchtet, wenn er geschüttelt wird. Diese Studie demonstriert das Potenzial triboelektrischer Nanogeneratoren für eine breite Palette alltäglicher Anwendungen.

Weitere Informationen
Sangmin Lee
Chung-ang-Universität
Email: slee98@cau.ac.kr

Forschungsbericht: https://doi.org/10.1080/14686996.2022.2030195

Über Wissenschaft und Technologie fortschrittlicher Materialien (STAM)

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Dr. Yoshikazu Shinohara
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Email: SHINOHARA.Yoshikazu@nims.go.jp

Pressemitteilung verteilt von Asia Research News für Science and Technology of Advanced Materials.

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• Quelle: https://www.acnnewswire.com/press-release/english/73140/