Продукты питания как батарейки в экстремальных условиях

Мы привыкли воспринимать фрукты и овощи, такие, например, как привычный всем картофель или цитрусовые плоды, в качестве источников витаминов и микроэлементов, полезных для здоровья, но мало кто задумывался над тем, что из них можно соорудить мини-батарейку в походных условиях, которая сможет питать небольшой потребляющий объект, например, светодиодную лампочку.

Чтобы выработать электричество из плодов, понадобится оцинкованный гвоздь и медная проволока. Источником энергии как таковой являются не сами плоды как таковые, а химические реакции, возникающие в кислой среде. Расходным элементом же выступает оцинкованный гвоздь.

В молодую картофелину, или в лимон или апельсин, который предварительно помяли, чтобы разрушить мембраны внутри и вставьте рядом медную проволоку и гвоздь с оцинковкой. Расположены они должны быть достаточно близко, но не касаться друг друга. Медь как катод будет притягивать электроны, освобожденные в процессе окисления анода-цинка. Каждый атом цинка освободит по два электрона. Если сеть замкнется, то есть к ней присоединится батарейка или светодиодная лампочка.

В качестве примера, картошка производит напряжение по 0,5 В с одного клубня, а лимон – 0,4. Дабы напряжение было выше, нужно последовательно соединить все элементы. А если потребуется большая мощность – соединять следует параллельно.

Подзарядка мобильника от рабочего костюма

Американские ученые из Технологического института штата Джорджия разработали ткань, которая может вырабатывать электричество от малейшего движения. Выработка электричества достаточно мала – всего несколько десятков мВт, но этого должно вполне хватить для подзарядки своих гаджетов.

Благодаря этой наноткани, можно всегда иметь индивидуальный источник энергии для зарядки, скажем, мобильника: сшив из материала костюм, достаточно будет прогуляться от дома до метро, чтобы разряженный мобильник получил необходимую энергию.

Разработка заинтересовала также военную отрасль и медицину, ведь из неё можно делать, например, кардиостимуляторы. Основа материала – обычный кевлар, покрытый веществом тетраэтоксислана, содержащего кремний. На этом покрытии выращены топорщащиеся во все стороны кристаллы оксида цинка. Благодаря деформации этих кристаллов при движении, на них образуется разность потенциалов. К тому же, оксид цинка – это полупроводник, а благодаря этому свойству генератор электроэнергии и работает. Сама наноткань состоит из двух переплетенных нитей – кристаллы второй нитки покрывают золотом, чтобы она служила источником для подвижных электронов, к тому же золотое покрытые укрепляет ткань. Позолоченные кристаллы в процессе трения при движении изгибают и деформируют незолоченые кристаллы, возникает разность потенциалов, электроны стремятся из кристаллов в полупроводники.

У этой разработки есть, безусловно, большие перспективы. Разработчики утверждают, что себестоимость производства такого полотна не должна быть очень высока, ведь её получают обычным механическим способом.

Осмотические электростанции – как одно из направлений развития ВИЭ

Процесс, за счет которого осуществляется транспортировка соков деревьях от корней к верхушке называется «осмос». Суть его заключается в том, что два раствора с разной концентрацией вызывают перемещение молекул в жидкость с большей концентрацией солей. Этот принцип взят за основу в осмотических электрических станциях, работающих на энергии морской воды. Расчеты ученых показывают, что, используя соленую воду концентрацией всего 35 грамм на литр, можно получить результат, на который способна лишь плотина высотой 200 м.

Также для конструкции осмотической электростанции необходимы специальные мембраны. Мембрана должна быть достаточно пористой, чтобы пропускать воду, но при этом задерживать соли, кроме того, она должна выдерживать весьма значительное давление. Ученые долгое время не могли подобрать подходящий материал для мембран, пока, наконец, не была изобретена мембрана Лоэба. Она способна фильтровать частицы соли размером до 5 микрон и выдерживать громадное давление. Но её недостатком была очень высокая себестоимость. Тогда ученые из Норвегии Торсен и Хольт придумали заменить её специальным образом разработанной полиэтиленовой пленкой на основе керамики.

В 2009 году был построен первый действующий образец осмотической электростанции. Этот проект воплотила в жизнь норвежская компания Statkraft, получившая грант от государства в размере двадцати миллионов долларов. Сейчас эта экспериментальная станция вырабатывает всего 4 кВт, это мизерный объём энергии, которого хватит на разогрев пар чайников. Но уже в 2014 году в Нидерландах была построена ещё одна станция, её мощность составила уже 50 кВт. В перспективе возможно наращение мощности до десятков мегаватт.

Россия является перспективной территорией для постройки осмотических генерирующих станций, ведь на нашей территории есть множество морей и рек, энергию которых можно использовать. Например, одним из перспективных мест для будущей станции можно считать место впадения Волги в Каспийское море. 

Электрический генератор на энергии трения

Физики Института наноэнергии и наносистем, находящегося в столице Китая создали экспериментальный образец электрогенератора, работающего на энергии трения разных материалов.

Всем нам известны разряды статического электричества при трении, например, пластмассы о шерсть. В физике это называется «трибоэлектрический эффект». Устройства, способные захватить этот заряд, изобретались и ранее, но они обладали крайне низкими показателями КПД, поэтому их использование представлялось нецелесообразным. Китайским же ученым, возглавил которых Чжун Ван, удалось повысить КПД генератора в несколько десятков раз. Электрогенератор работает под воздействием энергии воды, ветра или даже движения человека.

Генерирующий объект сконструирован из 2-х частей, это ротор и статор, они по устройству своему напоминаю колеса со спицами. Ротор медный, а статор включает в себя золотые, тефлоновые и акриловые листы. Колеса плотно подогнаны друг к другу, при их вращении возникает трение, отдавая части из тефлона на статоре отрицательный заряд, а ротору – положительный. В части статора, состоящей из золота, проделаны специальные прорези, благодаря которым заряд со спиц статора превращается в электричество.

Минус технологии в том, что напряжение тока на выходе получается высоким, а сила тока – низкая. А это значит, что данная энергия не подходит для подзарядки электронных гаджетов. Поэтому ученые разработали специальный накопитель тока, где он преобразуется в более удобный для потребления формат.

КПД устройства составило 24%, мощность – полтора Ватта. Разработка вполне годится для зарядки, например, телефона.