Einen neuen Weg gefunden, um Energie aus dem Gehen zu gewinnen

Wissenschaftler der University of Wisconsin in Madison haben eine einfache und kostengünstige Möglichkeit gefunden, das Gehen in nutzbaren Strom umzuwandeln. Xudong Wang und seine Kollegen haben Material erfunden, das Elektrizität erzeugt, wenn Menschen darauf treten.

Das neue Verfahren findet gute Verwendung für ein faseriges Halbzeug wie Holzzellstoff . Das ausgefranste Holz, das sich bereits im Boden befindet, besteht teilweise aus Cellulose-Nanofasern. Es sind winzige Fasern, die nach einer bestimmten chemischen Behandlung eine elektrische Ladung bilden können, wenn sie mit unbehandelten in Kontakt kommen. Xudong Wang, außerordentlicher Professor für Werkstoffe und Ingenieurwesen an der Universität von Wisconsin Madison, und sein Doktorand Chunhua Yao veröffentlichten ihre Arbeiten am 24. September bei Nano Energy .

Wenn Nanofasern in den Boden eingebettet sind, können sie Strom erzeugen, der das Licht einschaltet und Batterien auflädt. Da Holzzellstoffe billige, weit verbreitete und erneuerbare Abfälle aus vielen Branchen sind, sind neue Technologien möglicherweise genauso erschwinglich wie herkömmliche Fußböden.

Zu diesem Zweck extrahierten die Forscher Cellulose-Nanofasern aus dem Zellstoff und teilten sie in zwei Schichten auf, von denen eine chemisch behandelt wurde, um sie positiv zu laden. Dann wickelten sie beide Schichten in Pappe und drückten sie, um eine starre Pappe zu erhalten.

Unter Fußdruck kommen zwei Zelluloseschichten in Kontakt und tauschen Elektronen aus. Wenn sich das Bein hebt, kehren die Elektronen zurück, passieren jedoch einen externen Stromkreis und erzeugen Energie. Ein Schritt auf einer solchen Oberfläche erzeugt 10 bis 30 Volt und kann 35 grüne LEDs beleuchten.

Es gibt andere ähnliche Materialien für die Erzeugung von "Stufen" -Energie - Keramik und Metalle. Sie sind jedoch entweder teuer oder für die Wiederverwendung ungeeignet oder für den großtechnischen Einsatz unpraktisch.

Seit vielen Jahren testet das Wang Research Center verschiedene Materialien, um die Vorteile einer Technologie namens Triboelektrik zu maximieren .Nanogenerator (TENG). Aufgrund des triboelektrischen Effekts wird statische Elektrizität auf Kleidung erzeugt. Chemisch behandelte Cellulose-Nanofasern sind eine einfache, kostengünstige und effektive Alternative zur Verwendung dieser weit verbreiteten mechanischen Energiequelle.

Der Wissenschaftler ist der Ansicht, dass die TENG-Technologie problemlos in alle Arten von Bodenbelägen integriert werden kann, sobald sie zum Verkauf bereitsteht. Wangs Team plant nun, einen Prototyp auf dem Campus der Universität von Wisconsin in Madison an Orten mit einem großen Personenstrom zu bauen und zu testen. Letztendlich werden sie die Verwendung von „grünen“ Dielen an Bahnhöfen und Einkaufszentren vorschlagen, wo sie Lichter und Sensoren speisen könnten.

Das Ergebnis des Teams an der Universität von Wisconsin in Madison ist der jüngste Fortschritt in der Erforschung grüner und erneuerbarer Energien, die als „Energiegewinnung am Straßenrand“ bezeichnet wird. In einigen Situationen könnte er mit Sonnenenergie konkurrieren, da dies nicht von klarem Wetter abhängt. Forscher, die Straßenmethoden zum Sammeln und Umwandeln von Sekundärenergie untersuchen, sehen die Erde trotz begrenzter fossiler Brennstoffreserven als reichhaltige, erneuerbare Energiequelle.

„Wissenschaftler haben hart gearbeitet, um Energie aus menschlichen Aktivitäten zu sammeln. Eine Möglichkeit besteht darin, etwas zu bauen, um die Menschen dorthin zu bringen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, etwas zu bauen, zu dem die Menschen ständig Zugang haben. Die Erde ist der am besten geeignete Ort “, sagt der Wissenschaftler.

Wenn Sie diese Technologie an Orten mit starkem Verkehr einsetzen, z. B. in Stadien oder in Einkaufszentren, erhalten wir eine erhebliche Menge an Energie. Jedes Funktionsteil innerhalb einer solchen Beschichtung besteht aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Ladungen, einschließlich Cellulose-Nanofasern mit einer Dicke von einem Millimeter oder sogar noch dünner. Der Boden kann aus mehreren Schichten bestehen, um mehr Energie zu erhalten.

„Der erste Test in unserem Labor hat gezeigt, dass die Technologie problemlos in Millionen von Zyklen läuft“, sagt Wang. "Wir haben diese Zahlen nicht in die Lebensdauer des Fußbodens umgerechnet, aber ich denke, dass TENG sie mit dem richtigen Design leicht überleben wird (Bodenbelag)."

Trotz aller klaren Vorteile der grünen Technologie standen einige Wissenschaftler Wangs Entwicklung skeptisch gegenüber. Alistair Sproul von der Universität von New South Wales in Sydney ist der Ansicht, dass das neue Material im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energiequellen nur eine sehr geringe Menge an Produktion produziert. „Wenn Sie die Gesellschaft mit Energie versorgen und die Dinge effizienter gestalten möchten, holen Sie sich Solar- oder Windkraft“, sagt er.

Wang glaubt, dass die Energie der Stufen die Sonnenenergie ergänzen kann. „Das Konzept besteht darin, Strom aus Energie zu erzeugen, die hätte verschwendet werden können. Es funktioniert in Gebäuden oder unter der Erde, wo die Sonnenstrahlen nicht eindringen oder zu wenig davon vorhanden sind “, stellt er fest.

Jetzt wird das von Wang geleitete Team versuchen zu beweisen, dass die neuen Boards langlebig und kostengünstig sind. Die Kosten für die Herstellung von "Energie" -Platten unterscheiden sich praktisch nicht von normalen. Es sind jedoch zusätzliche Kosten erforderlich, um die vorhandene Beschichtung zu ersetzen und eine neue zu installieren.

„Unsere Technologie kann die Sammlung von Sonnenenergie nicht ersetzen. Wir glauben jedoch, dass die Verwendung als Ergänzung im Vergleich zu anderen Technologien, die Energie aus Schritten beziehen, am kostengünstigsten ist. “

Source: https://habr.com/ru/post/de398721/