Эти обои превращают влагу в воздухе в электричество

Обои с влагоэлектрическими генераторами

Инженеры Бингемтонского университета (США) создали обои, которые вырабатывают электричество из влаги в воздухе комнаты. Энергии пока хватает только на маломощную электронику, но для датчиков умного дома и беспроводных модулей связи этого достаточно. Работу опубликовали в журнале Advanced Energy Materials.

В основе разработки лежат крошечные влагоэлектрические генераторы. Они поглощают молекулы воды из воздуха, и внутри материала ионы начинают отделяться и двигаться. Из-за этого между сторонами устройства возникает разница концентраций ионов, а вместе с ней и напряжение.

Раньше такие генераторы в основном делали для улицы, где влаги много. Но погода там постоянно меняется, поэтому выработка получается нестабильной. «Хорошо, что в помещении влажность держится на уровне от 30 до 60%. К тому же люди сами добавляют влагу, когда дышат, готовят и принимают душ», — объяснил руководитель работы профессор Сокхын Чхве.

Главная сложность была в том, чтобы влага шла через материал в одном направлении. По краям каждой ячейки инженеры нанесли глицерин, который собирает воду из воздуха. В центре расположили приподнятую структуру из поливинилпирролидона, а восковой рисунок помогает контролировать, как влага испаряется. Все провода спрятали на обратной стороне обоев, т. е. внешне покрытие выглядит как обычная отделка стен.

По данным Nanowerk, одна ячейка при влажности 80% выдает около 0,34 В и примерно 2,2 мкВт на каждый квадратный сантиметр, причем стабильно в течение полутора часов. Панель из 1596 ячеек, соединенных последовательно и параллельно, дала примерно 3,5 В при влажности около 38%. Вместе с конденсатором, который запасал заряд, этого хватило, чтобы в реальном времени питать беспроводную клавиатуру. Заодно панель снизила влажность в помещении с 38 до 32%.

По словам Чхве, таким обоям не нужно конкурировать с мощными источниками энергии. Они могут стать отдельным питанием для датчиков, модулей беспроводной связи и других устройств интернета вещей. Такой электронике обычно нужны мощности от микроватт до милливатт, поэтому даже скромной выработки ей хватает.

В университете добавляют, что покрытие может немного разгрузить системы вентиляции и кондиционирования, которые тратят энергию на борьбу с сыростью. Исследователи планируют доработать технологию, чтобы она вырабатывала больше электричества.

Ранее мы писали о том, что в России разработали фотоэлемент, который превращает свет обычных ламп в электричество. С его помощью ученые Сколтеха и ВШЭ питали беспроводной датчик температуры и влажности.