Як вам скаже будь-який серфер, хвилі завдають потужного удару. Зараз ми робимо кроки в напрямку використання невпинних рухів океану для отримання енергії завдяки прогресу в технології «блакитної енергії». У дослідженні, опублікованому в ACS Energy Letters, дослідники виявили, що, переміщаючи електрод від середини до кінця заповненої рідиною трубки, де вода найбільш сильна, вони значно підвищили ефективність збору енергії хвиль.
Удосконалений дослідниками пристрій для збору хвильової енергії у формі трубки називається рідинно-твердий трибоелектричний наногенератор (TENG). TENG перетворює механічну енергію в електрику, коли вода хлюпає туди-сюди по внутрішній частині труби. Однією з причин, чому ці пристрої поки що непридатні для великомасштабних застосувань, є їх низька вихідна енергія. Guozhang Dai, Kai Yin, Junliang Yan та їхні колеги мали на меті збільшити здатність рідинно-твердого TENG накопичувати енергію шляхом оптимізації розташування електрода, що збирає енергію.
Експеримент і результати
Дослідники використовували 16-дюймові прозорі пластикові трубки для створення двох TENG. Усередині першого пристрою вони розмістили електрод з мідної фольги в центрі трубки — це звичайне розташування в звичайних рідинно-твердих TENG. Для нової конструкції вони вставили електрод з мідної фольги на один кінець трубки. Потім дослідники заповнили трубки водою на чверть і запечатали кінці. Провід з’єднав електроди із зовнішнім ланцюгом.
Розмістивши обидва пристрої на настільній гойдалці, вода рухалася туди-сюди всередині трубок і генерувала електричні струми, перетворюючи механічну енергію — тертя від ударів або ковзання води об електроди — в електрику. Порівняно зі звичайним дизайном дослідники виявили, що оптимізований дизайн збільшив перетворення механічної енергії пристрою в електричний струм у 2,4 раза.
В іншому експерименті оптимізований TENG вмикав і вимикав масив із 35 світлодіодів, коли вода входила в ділянку трубки, покриту електродом, а потім витікала відповідно. Дослідники кажуть, що ці демонстрації закладають основу для більш масштабного збору синьої енергії з океанських хвиль і демонструють потенціал їх пристрою для інших застосувань, таких як бездротовий підводний сигнальний зв’язок.