Трибоелектрика та її застосування
Дослідження трибоелектрики привело вчених до створення нових високотехнологічних джерел енергії, так званих трибоелектричним наногенераторів. Новий тип електрогенератора володіє високим ККД і питомою потужністю в тисячу разів більшою, ніж у інших подібних пристроїв, що існували досі, але не оснащених FET-подібною структурою.
Трибоелектричні наногенератори – це технологія збору енергії, яка ґрунтується на ефектах зв`язку контактної електрифікації та електростатичної індукції між двома твердими тілами або рідиною та твердим тілом.
Перетворення механічної енергії в електроенергію з використанням трибоелектричних наногенераторів (ТЕНГ) є областю досліджень, що швидко розширюється. Хоча теоретичне походження ТЕНГ було доведено з використанням струму зміщення Максвелла давно, але значне використання даної генерації раніше було недоступне. Всебічний аналіз основних характеристик зарядки ТЕНГ та оцінка унікальних характеристик зарядки кожного з них мають вирішальне значення для забезпечення їх ефективного використання на практиці.
Дослідницька група на чолі з вченими з Міського університету Гонконгу (CityU) розробила електрогенератор на краплеподібній основі (DEG), який може стати новим джерелом відновлюваної та дешевої енергії.
У гідроенергетиці немає нічого нового. Близько 70% земної поверхні вкрито водою. Однак кінетична енергія, що міститься у хвилях, припливах і навіть краплях дощу, неефективно перетворюється на електричну енергію через обмеження в сучасних технологіях.
Дослідження показує, що крапля в 100 мікролітрів (1 мікролітр = мільйонній частині літра) води, що падає з висоти 15 см, може генерувати напругу понад 140 В. А потужність, що виробляється, може запалити 100 маленьких світлодіодних лампочок.
І збільшення миттєвої густини потужності відбувається в даному випадку не за рахунок додаткової енергії, а за рахунок перетворення кінетичної енергії самої води. Тобто кінетична енергія, пов`язана з водою, що падає, обумовлена гравітацією і може розглядатися як вільна і відновлювана.
Дослідження також показують, що зниження відносної вологості не впливає на ефективність виробітку електроенергії. Крім того, для виробництва електроенергії може бути використана як дощова вода, так і морська.
Результати цього дослідження допоможуть зібрати енергію падаючої води, щоб вирішити глобальну проблему нестачі відновлюваної енергії. Роботу також можна використовувати для прогнозування зарядних характеристик ТЕНГ у системі накопичення енергії для більш ефективного застосування.
У довгостроковій перспективі нова конструкція може бути застосована та встановлена на різних поверхнях, де рідина контактує з твердою речовиною, щоб повністю використати низькочастотну кінетичну енергію води. Це може змінюватись від поверхні корпусу порома, берегової лінії, до поверхні парасольок або навіть усередині пляшок з водою.