В следующий раз, когда вы будете бегать по аэропорту, чтобы успеть на самолет или нарушить движение на танцполе, вы также можете генерировать чистую, зеленую энергию. По крайней мере, это надежда Сюдун Вана и его команды исследователей из Университета Висконсин-Мэдисон.
Инженеры изобрели новый тип напольного покрытия из экологически чистых материалов, который превращает шаги в полезную энергию. И самое приятное то, что он сделан из обычного материала отходов: древесной массы.
С ожидаемым повышением цен на нефть не за горами, поиск новых источников энергии - зеленой энергии - имеет важное значение. В то время как солнечная энергия, похоже, торчит, так как солнечная мощность США растет на 43 процента каждый год, а другие инновации, такие как солнечный текстиль, находятся в нескольких месяцах от рынка, все еще нужно думать за пределами окна солнечного окна.
Введите Ван и его исследовательскую группу.
«Это совершенно другой источник энергии», - говорит Ван, доцент кафедры материаловедения и инженерии в UW-M. Исследование было проведено Вангом, его аспирантом Чуньхуа Яо и несколькими другими, и было опубликовано в Nano Energy в сентябре этого года. «Солнечное излучение исходит от солнца, и этот тип энергии исходит от проходящих мимо людей или велосипедов. И он используется совершенно по-другому ».
Он также имеет совершенно другие области применения, чем солнечный, потому что он не зависит от солнечного неба на работу; все, что ему нужно, - это пройти несколько человек. Пол Ванга генерирует энергию посредством вибрации, которая известна как трибоэлектричество.
«Мы используем трибоэлектрическую плату для сбора энергии, изготовленную из целлюлозных волокон, которые химически обработаны для привлечения электронов», - говорит Ван, который признает, что химические детали не могут быть раскрыты, пока не завершится процесс рассмотрения патента.
Исследователи химически обработали нановолокна из древесной массы, из которых сделан пол, с помощью двух различных зарядов, так что когда кто-то идет по полу, эти волокна взаимодействуют друг с другом, подобно статическому электричеству. Электроны, высвобождаемые этой вибрацией, затем захватываются конденсатором, прикрепленным к полу, и энергия накапливается для дальнейшего использования. Подключите аккумулятор или другое устройство к конденсатору, и энергия может быть использована.
Нановолокна из древесной массы в настиле химически обрабатываются двумя разно заряженными материалами, поэтому, когда кто-то идет по полу, эти волокна взаимодействуют друг с другом. (Стефани Прекур / UW-Madison Engineering College) Ван полагает, что его напольное покрытие может стать следующей важной составляющей экологичного строительства, поскольку это недорогой возобновляемый источник энергии, в котором используются материалы, пригодные для переработки. Установка этого типа настила намного более осуществима, чем его более дорогие аналоги, такие как солнечные панели, из-за использования устойчивой - и в изобилии - древесной массы.
Ван говорит, что его можно разместить в районах с высокой интенсивностью пешеходного движения, таких как аэропорты, спортивные стадионы или торговые центры. На самом деле, Ван надеется, что трибоэлектрические полы выйдут за рамки коммерческого использования и проникнут в дома в качестве напольных покрытий, которые могут заряжать свет и приборы. Конечный продукт будет похож на деревянные полы, уже установленные в миллионах домов.
Идея заключается в том, чтобы в конечном итоге использовать этот инновационный дизайн для сбора «энергии на дороге». Тем не менее, дизайн Вана не похож на нынешнюю технологию, уже используемую для этого вида заготовки - пьезоэлектрических материалов на керамической основе - и, как говорит Ванг, «древесной массы». может быть более уязвимым в суровых условиях », что означает, что для замены асфальта потребуется лучший интерфейс или упаковка.
Как и у любого типа новой технологии, будут некоторые начальные ограничения.
«Самой большой проблемой для трибоэлектрической энергии является ее нетрадиционность», - говорит Эрик Джонсон, почетный главный редактор журнала « Оценка воздействия на окружающую среду» . «Чтобы добиться успеха, нужны инвестиции. Инвесторам нравится знакомство, если не уверенность - то, что они знают ».
Джонсон отмечает, что многие современные технологии имеют схожие препятствия для прыжка. Солнечная энергия, например, когда-то сложная для глотания концепция, сейчас буквально доминирует на рынке возобновляемых источников энергии.
Несмотря на это, поскольку отрасль альтернативной энергетики продолжает добиваться значительных успехов на рынке, Джонсон говорит, что решение о продвижении по многим из этих инноваций, как правило, зависит не столько от реальных технологий, сколько от экономики и предполагаемой безопасности.
Итак, Ван и его команда сначала должны создать прототип, чтобы протестировать пол в более широком масштабе.
«Сейчас маленький образец, который мы тестируем в нашей лаборатории, составляет около четырех квадратных дюймов и может производить один милливатт энергии», - говорит Ван. Команда выполнила простой расчет для площади пола 10 на 10 футов, покрытой их трибоэлектрическим полом. Если предположить, что в среднем 10 человек гуляли по району и каждый человек делал два шага каждую секунду, общая выработка энергии составляла бы примерно 2 Джоуля в секунду. Иными словами, Ван говорит, что количество генерируемой энергии будет равно 30 процентам от батареи iPhone 6.
«Потому что это такой экономически эффективный подход, поскольку он использует переработанные материалы, - говорит Ван, - мы пытаемся превратить его в большие панели пола, чтобы установить его в месте с интенсивным движением, чтобы реально проверить, сколько энергии можно произвести».
Они работают с Лабораторией лесных товаров в Мэдисоне, которая является единственной федеральной лабораторией, которая занимается исследованиями лесных товаров и используется главным образом Лесной службой США. Лаборатория поставляет не только древесную массу, но и помогает команде создать более крупный прототип.
К счастью, Ван может выбрать район с интенсивным движением в кампусе UW-M, чтобы проверить это. С более чем 43 000 студентов в кампусе в любом из них, его прототип, безусловно, получит серьезную тренировку.
