Исследователи впервые разработали инновационный генератор, который производит электроэнергию благодаря взаимодействию воды с органической ореховой скорлупой. Этот прорыв в области биоэнергетики открывает новые возможности для переработки аграрных отходов в доступные источники питания.
Об этом сообщает KURAZH
Как работает генератор из ореховой скорлупы
Учёные использовали скорлупу миндаля, фундука, пекана и грецкого ореха, которые характеризуются высокой пористостью и наличием гидрофильных групп на поверхности. Именно эти особенности позволяют воде свободно проникать в микроканалы скорлупы. В процессе испарения и под действием капиллярных сил ионы начинают двигаться, создавая гидровольтаический эффект – появление электрического тока.
Итак, как же это работает? Учёные экспериментировали с различными видами орехов — миндалем, фундуком, пеканом и грецким орехом. Оказывается, их скорлупы не просто твердые, они имеют крошечные, невидимые глазу отверстия, похожие на губку — это «поры». А ещё поверхность этих скорлуп очень «любит» воду — такие свойства называют «гидрофильными группами». Когда вода касается скорлупы, она, благодаря этим порам и «любви» к воде, начинает двигаться по крошечным канальцам. Это как вода, поднимающаяся по соломинке или по стволу дерева — это называется «капиллярными силами». Когда вода движется и испаряется, она уносит с собой маленькие заряженные частицы, которые называются «ионами». Это движение ионов и создает электрический ток — это и есть тот самый «гидровольтаический эффект». Грубо говоря, вода, двигаясь и испарясь, словно трёт скорлупу, создавая электричество. Устройство, сделанное из скорлупы грецкого ореха, оказалось наиболее эффективным, производя небольшое, но стабильное количество электричества (600 милливольт — примерно половина стандартной батарейки AAA) в течение целой недели. Этого достаточно для питания очень маленьких устройств.
Особую эффективность показало устройство на основе скорлупы грецкого ореха: оно обеспечило стабильное напряжение более 600 мВ и мощность 5,9 мкВт/см² в течение семи дней. Этого вполне достаточно для работы малогабаритных электронных устройств.
Повышение эффективности и перспективы технологии
После дополнительной химической обработки скорлупы, в частности травления гидроксидом калия, производительность генератора значительно возросла: напряжение достигло 1,21 В, а плотность тока короткого замыкания – 347,2 μА/см². Такие показатели превышают большинство аналогичных органических и неорганических источников энергии. Две соединенные установки смогли непосредственно питать LCD-калькулятор, не требуя дополнительных преобразователей.
По мнению авторов разработки, эта технология демонстрирует перспективы преобразования аграрных отходов – обычной ореховой скорлупы – в экологичное, дешевое и возобновляемое источник энергии для питания компактной электроники. В будущем такие генераторы смогут работать на влаге, дождевой или даже морской воде, способствуя развитию устойчивой энергетики и сокращению отходов в сельском хозяйстве.
