Tim sa Chung-Ang University i saradnici razvili su triboelektrični generator inspirisan Teslinom turbinom koji pretvara komprimovani vazduh u električnu energiju iskorišćavanjem statičkog naboja čestica u vazduhu. Uređaj radi bez kliznog trenja i ostvaruje do 800 V i 2,5 A pri 8.472 obrtaja u minuti i 325 Hz. Mehanizam je potvrđen merenjima prenetog naboja i mapiranjem elektrostatnih sila, a potencijalne primene uključuju napajanje elektronike, sakupljanje atmosferske vlage i industrijsko pročišćavanje vazduha.
Iz otpadnog komprimovanog vazduha u struju — generator inspirisan Teslinom turbinom proizvodi do 800 V
Researchers have demonstrated a particulate static effect-induced electricity generation technology inspired by the Tesla turbine. (CREDIT: Professor Sangmin Lee from Chung-Ang University, Republic of Korea via Google Gemini)
Tok komprimovanog vazduha koji u fabrikama obično prolazi kroz cevi i na kraju se ispušta kao otpad može da nosi električni potencijal kada sa njim putuju sitne čestice. Tim istraživača razvio je uređaj koji tu zanemarljenu energiju pretvara u električnu struju koristeći statički naboj čestica u vazduhu.
Šta su napravili istraživači
Istraživači sa Chung-Ang University u Južnoj Koreji, u saradnji sa Kumoh National Institute of Technology, Massachusetts Institute of Technology i National Taiwan University, konstruisali su triboelektrični generator inspirisan Teslinom turbinom. Rad je objavljen u časopisu Advanced Energy Materials.
Kako radi uređaj
Kompresovani vazduh ulazi u turbinu i, delovanjem viskozne sile, izaziva rotaciju bez kliznog trenja između pokretnih i nepokretnih delova. Unutar uređaja nalaze se slojevi sa različitim triboelektričnim svojstvima koji akumuliraju površinski naboj od čestica u vazduhu — efekat koji tim naziva efekt partikularne statike. Električna energija se potom generiše putem elektrostatke indukcije u rotirajućim elektrodama.
"Tokom istraživanja bili smo radoznali kako će visoki pritisak vazduha uticati na triboelektrični nanogenerator. Napravili smo strukturu inspirisanu Teslinom turbinom i uočili da čestice u vazduhu generišu površinski naboj na triboelektričnim slojevima", rekao je prof. Sangmin Lee sa Chung-Ang University.
Performanse i potvrda mehanizma
U testovima, uređaj je pri 8.472 obrtaja u minuti proizveo izlaze do 800 V i 2,5 A pri frekvenciji od 325 Hz. Tim je potvrdio radni mehanizam merenjem prenetog naboja u kompresovanom vazduhu i mapiranjem elektrostatnih sila na površini generatora.
Energy harvesting sources in nature and potential power levels (bottom) corresponding to each source, (b) various kinds of mechanical energy sources as a function of frequencies. (CREDIT: ACS Nano)
Praktične primene
Istraživači su tokom ispitivanja demonstrirali nekoliko praktičnih funkcija: napajanje elektronskih komponenti, skupljanje vode iz atmosferske vlage i uklanjanje prašine iz vazduha korišćenjem visokog napona. Ove funkcije koriste generisanje negativnih jona koji pomažu aglomeraciji čestica i kapljica.
Moguće primene uključuju kontrolu vlažnosti u zatvorenim prostorima, industrijsko pročišćavanje vazduha u okruženjima gde prašina predstavlja bezbednosni rizik (npr. rizik od paljenja) i iskorišćavanje rasipanog komprimovanog vazduha u fabrikama i postrojenjima za dodatnu proizvodnju električne energije.
Ograničenja i dalje istraživanje
Autori napominju da su potrebna dalja istraživanja o skaliranju rešenja i dugoročnoj izdržljivosti sistema, kao i evaluacija bezbednosti u industrijskim uslovima gde statički naboji mogu predstavljati opasnost. Ipak, koncept otvara nove pravce za pretvaranje dosad neiskorišćenog vazdušnog toka u električnu energiju.
Zaključak: Umesto da se naboj čestica u komprimovanom vazduhu smatra samo rizikom, ovaj pristup ga pretvara u koristan resurs, pokazujući da vazduh može da nosi i električnu energiju, ne samo da pomera objekte.
Pomozite nam da budemo bolji.
