Исследователи из Университета Кертина в Перте (Австралия) разработали эффективный способ повышения производительности автономных источников энергии, которые чаще всего используются для питания жизненно важных датчиков в удаленных или подземных местах, где электросети и батареи применять затруднительно. Об этом сообщает австралийский портал Mirage News. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Трибоэлектрические наногенераторы (TENG) широко используются в горнодобывающей промышленности для питания удаленных датчиков, которые замеряют уровни кислорода, CO2, выявляют утечки взрывоопасного газа, температуру, вибрации и давление, а затем передают эту информацию на станцию мониторинга.
Исследование, проведенное научными специалистами Университета Кертина, показало, что использование кремния на поверхности автономных источников питания, таких как TENG, без необходимости дополнительного пластикового покрытия, устанавливаемого в предыдущих моделях, может значительно увеличить как напряжение, так и продолжительность выходного сигнала, позволяя оборудованию быть в заряженном состоянии до 10 раз дольше.
Ведущий исследователь, доцент Симона Чампи из Школы молекулярных и биологических наук, считает найденное решение «прорывным», поскольку оно способно значительно повысить эффективность и снизить затраты в горнодобывающей и аналогичных отраслях по всему миру.
«Когда вы находитесь в отдаленном месте или, возможно, под землей и не имеете доступа к традиционным источникам энергии, нам необходимо обеспечить наличие другой формы энергии, на которую мы можем положиться», – отметила Чампи.
Автономные энергетические технологии, такие как TENG, работают аналогично статическому электричеству. Большинство людей, например, испытывали «электрошоковый удар» от прикосновения к металлическому предмету после того, как надели джемпер или прошли по ковру. Это происходит в результате накопления заряда всякий раз, когда два разнородных материала (например, человеческое тело и ткань) вступают в контакт друг с другом.
TENG-устройства обладают способностью преобразовывать механическую энергию вибраций или давления в электричество, и поэтому чрезвычайно полезны для удаленных технических решений. Однако этот тип выходной электрогенерации – как правило, недолговечен и не может работать на устройстве в течение длительного периода времени.
Австралийским исследователям удалось найти инновационное решение этой проблемы. Используя особую гетероструктуру кристалла кремния, именуемую Si(211) при разработке усовершенствованных источников питания, они смогли значительно улучшить выходной ток по сравнению с использованием стандартных структур кристаллов кремния, таких как Si(100), обычно используемых в компьютерной технике.
Соавтор исследования д-р Синь Лю, также научный сотрудник Университета Кертина, отметил: «Дистанционным датчикам, применяемым в таких сферах, как горнодобывающая отрасль, требуется мало энергии, но постоянная подзарядка их батареи является дорогостоящей и зачастую практически нереализуемой процедурой. Наши результаты обеспечивают инновационное решение этой проблемы, усовершенствовав характеристики этих автономных источников энергии и максимизируя их выходную мощность».