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皇冠官网:全球都在为能源发愁,现在用一点海盐吸收空气中的水汽就能发电了?

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来自新加坡国立大学(NUS)设计与工程学院(CDE)的一组研究人员,开发了一种新的水分驱动发电(MEG)设备,由一层约0.3毫米(mm)厚的薄织物,海盐、碳墨和一种特殊的吸水凝胶制成。


脑磁图设备的概念是建立在不同材料通过与空气中的水分相互作用来发电的能力之上的。这一领域因其广泛的现实应用潜力而受到越来越多的关注,包括自供电设备,如健康监测器、电子皮肤传感器和信息存储设备等可穿戴电子设备。



当前MEG技术的主要挑战包括当暴露于环境湿度时设备的水饱和以及不令人满意的电气性能。因此,传统MEG设备产生的电力不足以提供动力电气设备也是不可持续的。


为了克服这些挑战,CDE大学材料科学与工程系助理教授Tan Swee Ching领导的研究小组设计了一种新型的MEG装置,它包含两个不同性质的区域,以永久保持不同的磁场强度含水量来发电,并允许数百小时的电力输出。


在他们的研究中,研究小组使用了一种由木浆和聚酯制成的商用织物。


新加坡国立大学研究人员发明的新的水分驱动发电设备,利用碳涂层织物的潮湿和干燥区域的水分含量差异来产生电流。海盐被用作潮湿地区的吸湿剂。


织物的一个区域涂有吸湿性离子水凝胶,该区域称为湿区。这种特殊的吸水凝胶使用海盐制成,可以吸收其原始重量的六倍以上,用于收集空气中的水分。


选择海盐作为吸水化合物,是因为它无毒,并有潜力为海水化淡厂提供一个可持续的选择,以处理产生的海盐和盐水。


织物的另一端是不含吸湿性离子水凝胶层的干燥区域。这是为了确保该区域保持干燥,水被限制在潮湿区域。

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一旦MEG装置被组装,当海盐的离子被分离时就产生了电,因为水在潮湿区域被吸收。带正电荷的自由离子(阳离子)被带负电荷的碳纳米颗粒吸收。这导致织物表面发生变化,产生电场。表面的这些变化也赋予了织物储存电能以备后用的能力。



使用干湿区域的独特设计,新加坡国立大学的研究人员能够在潮湿区域保持高含水量,在干燥区域保持低含水量。这将维持电力输出,即使潮湿区域被水饱和。在开放潮湿的环境中放置30天后,水仍然保持在潮湿区域,证明了该装置在维持电输出方面的有效性。


由于这种独特的不对称结构,我们的脑磁图设备的电气性能与以前的脑磁图技术相比有了显著提高,因此有可能为许多常见的电子设备供电,如健康监测器和可穿戴电子设备。


该团队的脑磁图设备还表现出高度的灵活性,能够承受扭曲、滚动和弯曲的压力。有趣的是,研究人员通过将织物折叠成折纸鹤来展示其出色的灵活性,而这并不影响设备的整体电气性能。


MEG设备因其易于扩展和商业上可获得的原材料而具有直接的应用。最直接的应用之一是用作便携式电源,直接通过环境湿度为移动电子设备供电。


吸水后,一块1.5乘2厘米大小的发电织物可以在恒定的环境下提供高达0.7伏(V)的电力超过150小时。


新加坡国立大学的团队还成功展示了其新设备在为不同应用发电方面的可扩展性。新加坡国立大学的团队连接了三个发电部件构造将它们放入一个标准AA电池大小的3D打印盒中。经测试,组装后的设备电压高达1.96伏,高于商用AA电池的1.5伏,足以为闹钟等小型电子设备供电。


NUS发明的可扩展性、获得商业上可获得的原材料的便利性以及每平方米大约0.15美元的低制造成本使得MEG设备适合于大规模生产。


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网友评论

  • 2022-08-28 00:49:18

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