นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้น "แบตเตอรี่" ที่ชาร์จจากความชื้นในอากาศ

ทีมนักวิจัยจากวิทยาลัยการออกแบบและวิศวกรรมแห่งมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (NUS) ได้พัฒนาอุปกรณ์ที่บางเฉียบเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้ความชื้นจากอากาศ (MEG) ทำจากผ้าบางๆ หนาประมาณ 0,3 มม. เกลือทะเล หมึกคาร์บอน และเจลดูดซับน้ำแบบพิเศษ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ฉบับพิมพ์ วัสดุขั้นสูง 26 พฤษภาคม 2022 การใช้เกลือทะเลเป็นสารดูดซับที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม "แบตเตอรี่" ที่เหมือนผ้านี้ให้กำลังไฟฟ้าที่สูงกว่าแบตเตอรี่ AA ทั่วไป สามารถใช้จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในชีวิตประจำวันได้

แนวคิดของอุปกรณ์ MEG ขึ้นอยู่กับความสามารถของวัสดุต่างๆ ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยทำปฏิกิริยากับความชื้นในอากาศ พื้นที่นี้เป็นที่สนใจเนื่องจากมีศักยภาพที่จะนำไปใช้จ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ที่หลากหลาย รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนบุคคล เซ็นเซอร์ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล

ปัญหาหลักของเทคโนโลยี MEG สมัยใหม่คือความอิ่มตัวของน้ำของอุปกรณ์ภายใต้อิทธิพลของความชื้นในสิ่งแวดล้อมและลักษณะทางไฟฟ้าที่ไม่น่าพอใจ กล่าวคือ พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตโดยอุปกรณ์ดังกล่าวไม่ยั่งยืน และไม่เพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์

เพื่อเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ ทีมวิจัยที่นำโดยรองศาสตราจารย์ Tan Swee Ching จาก Department of Materials Science and Engineering ของ CDE ได้พัฒนาอุปกรณ์ MEG ใหม่ที่มีสองภูมิภาคที่มีคุณสมบัติต่างกัน อุปกรณ์ MEG ของทีม NUS ประกอบด้วยเนื้อเยื่อบางๆ ที่เคลือบด้วยอนุภาคนาโนคาร์บอน ในการศึกษาของพวกเขา ทีมวิจัยได้ใช้เยื่อไม้และผ้าโพลีเอสเตอร์ที่มีจำหน่ายทั่วไป

พื้นที่ "เปียก" ของเนื้อเยื่อถูกปกคลุมด้วยไฮโดรเจลไอออนิกดูดความชื้น ด้วยการใช้เกลือทะเล เจลดูดซับน้ำแบบพิเศษสามารถดูดซับความชื้นได้หกเท่าของน้ำหนักเดิม เป็นผู้รับผิดชอบในการรวบรวมความชื้นจากอากาศ พื้นที่ "แห้ง" ของผ้าที่อยู่ตรงข้ามไม่มีชั้นดูดความชื้น นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้การดูดซึมน้ำถูก จำกัด ไว้ที่บริเวณ "เปียก"

พลังงานถูกสร้างขึ้นเมื่อไอออนของเกลือทะเลถูกแยกออกโดยการดูดซับน้ำในบริเวณ "เปียก" ไอออนอิสระที่มีประจุบวก (ไพเพอร์) จะถูกดูดซับโดยอนุภาคนาโนคาร์บอนซึ่งมีประจุเป็นลบ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงบนพื้นผิวของผ้าทำให้เกิดสนามไฟฟ้าขึ้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ยังช่วยให้เนื้อเยื่อเก็บพลังงานไว้ใช้ในภายหลังได้

ด้วยการใช้พื้นที่ "เปียก" และ "แห้ง" ร่วมกันบนผ้า จึงสามารถรับประกันความชื้นสูงในส่วนเดิมและความชื้นต่ำในส่วนหลังได้ ซึ่งช่วยให้สามารถคงเอาท์พุตไฟฟ้าไว้ได้แม้ในบริเวณที่ "เปียก" จะอิ่มตัวด้วยน้ำ หลังจากที่ "แบตเตอรี่" ทิ้งไว้ในที่โล่งและชื้นเป็นเวลา 30 วัน ความชื้นจะยังคงอยู่ในบริเวณ "เปียก" ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในการรักษาพลังงานไฟฟ้า

การออกแบบของทีมสิงคโปร์ยังแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นสูง และสามารถทนต่อการบิด การม้วน และการโค้งงอได้ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของ "แบตเตอรี่" โดยการพับให้เป็นเครนพับกระดาษ ซึ่งไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ อุปกรณ์ MEG อาจใช้งานได้แล้วเนื่องจากง่ายต่อการปรับขนาดและวัตถุดิบที่มีจำหน่ายในท้องตลาด

"หลังจากดูดซับน้ำ ผ้าสร้างพลังงานชิ้นเดียวขนาด 1,5x2 ซม. สามารถจ่ายไฟได้ถึง 0,7V นานกว่า 150 ชั่วโมงในสภาพแวดล้อมที่คงที่"Dr. Zhang Yaoxing จากทีมวิจัยกล่าว

ทีม NUS ยังประสบความสำเร็จในการแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับขนาดของอุปกรณ์พลังงานใหม่สำหรับการใช้งานต่างๆ ทีม NUS เชื่อมต่อ "ผ้า" สามชิ้นนี้และใส่ลงในกล่องพิมพ์ 3 มิติที่มีขนาดเท่ากับแบตเตอรี่ AA มาตรฐาน แรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ที่ประกอบคือ 1,96 V.

ความสามารถในการปรับขนาดของการประดิษฐ์ของ NUS ความสะดวกในการจัดหาวัตถุดิบที่มีจำหน่ายในท้องตลาด และต้นทุนการผลิตที่ต่ำทำให้การประดิษฐ์นี้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก นักวิจัยได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรและวางแผนที่จะสำรวจกลยุทธ์การค้าที่มีศักยภาพสำหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง

อ่าน:

• วัสดุใหม่นี้จะทำให้หุ่นยนต์สัมผัสได้
• Intel vs AMD: โปรเซสเซอร์พีซีที่ดีที่สุด 10 อันดับแรก

คุณสามารถช่วยยูเครนต่อสู้กับผู้รุกรานรัสเซีย วิธีที่ดีที่สุดคือบริจาคเงินให้กับกองทัพยูเครนผ่าน เซฟไลฟ์ หรือทางเพจอย่างเป็นทางการ NBU.