Bedst i sne:Ny videnskabelig enhed skaber elektricitet fra snefald

UCLA forskere og kolleger har designet en ny enhed, der skaber elektricitet fra faldende sne. Den første af slagsen, denne enhed er billig, lille, tynd og fleksibel som et stykke plastik.

"Enheden kan fungere i fjerntliggende områder, fordi den leverer sin egen strøm og ikke har brug for batterier, " sagde seniorforfatter Richard Kaner, som besidder UCLA's Dr. Myung Ki Hong-begavet stol i Materiale Innovation. "Det er en meget smart enhed - en vejrstation, der kan fortælle dig, hvor meget sne der falder, den retning sneen falder, og vindens retning og hastighed. "

Forskerne kalder det en snebaseret triboelektrisk nanogenerator, eller sne TENG. En triboelektrisk nanogenerator, som genererer ladning gennem statisk elektricitet, producerer energi fra udveksling af elektroner.

Resultater om enheden er offentliggjort i tidsskriftet Nano energi .

"Statisk elektricitet opstår fra samspillet mellem et materiale, der fanger elektroner, og et andet, der afgiver elektroner, " sagde Kaner, som også er en fremtrædende professor i kemi og biokemi, og materialevidenskab og teknik, og medlem af California NanoSystems Institute ved UCLA. "Du adskiller ladningerne og skaber elektricitet ud af stort set ingenting."

Sne er positivt ladet og afgiver elektroner. Silikone - et syntetisk gummilignende materiale, der er sammensat af siliciumatomer og oxygenatomer, kombineret med kulstof, brint og andre grundstoffer - er negativt ladet. Når faldende sne kommer i kontakt med overfladen af ​​silikone, der producerer en afgift, som enheden fanger, skabe elektricitet.

"Sneen er allerede ladet, så vi tænkte, hvorfor ikke bringe et andet materiale med den modsatte ladning og udvinde ladningen for at skabe elektricitet?" sagde medforfatter Maher El-Kady, en UCLA postdoc forsker i kemi og biokemi.

"Mens sne kan lide at give afkald på elektroner, enhedens ydeevne afhænger af effektiviteten af ​​det andet materiale til at udvinde disse elektroner, " tilføjede han. "Efter at have testet et stort antal materialer, herunder aluminiumsfolier og teflon, vi fandt ud af, at silikone producerer mere ladning end noget andet materiale."

Omkring 30 procent af jordens overflade er dækket af sne hver vinter, i hvilket tidsrum solpaneler ofte ikke fungerer, bemærkede El-Kady. Ophobningen af ​​sne reducerer mængden af ​​sollys, der når solpanelet, begrænse panelernes effekt og gøre dem mindre effektive. Den nye enhed kan integreres i solpaneler for at levere en kontinuerlig strømforsyning, når det sner, han sagde.

Enheden kan bruges til overvågning af vintersport, såsom skiløb, for mere præcist at vurdere og forbedre en atlets præstation under løb, gå eller hoppe, sagde Kaner. Det har også potentialet til at identificere de vigtigste bevægelsesmønstre, der bruges i langrend, som ikke kan registreres med et smartur.

Det kunne indlede en ny generation af selvdrevne bærbare enheder til sporing af atleter og deres præstationer.

Det kan også sende signaler, angiver, om en person bevæger sig. Det kan fortælle, når en person går, løb, hoppe eller marchere.

Forskerholdet brugte 3-D-print til at designe enheden, som har et lag silikone og en elektrode til at fange ladningen. Holdet mener, at enheden kan produceres til lave omkostninger i betragtning af "den nemme fremstilling og tilgængeligheden af ​​silikone, " sagde Kaner. Silikone er meget udbredt i industrien, i produkter som smøremidler, elektrisk ledningsisolering og biomedicinske implantater, og det har nu potentiale for energihøst.