Vlhkost ze vzduchu se mění v elektřinu: Nový generátor ze soli a želatiny vydrží měsíc

Vědci z Queen Mary University of London, University of Warwick, Imperial College London a Universitas Mercatorum vyvinuli stabilní, biologicky odbouratelný generátor vlhkostní elektřiny (MEG).

Vědci z Queen Mary University of London, University of Warwick, Imperial College London a Universitas Mercatorum vyvinuli stabilní, biologicky odbouratelný generátor vlhkostní elektřiny (MEG). Toto inovativní zařízení je vyrobeno z běžných materiálů, jako je želatina, kuchyňská sůl a aktivní uhlí, což představuje významný průlom v oblasti udržitelných zdrojů energie.

Cílem výzkumníků bylo vytvořit zdroj energie, který by mohl spolehlivě fungovat ve vlhkém prostředí bez nutnosti časté výměny baterií. To je obzvláště důležité pro nositelná zařízení, zemědělské a environmentální senzory, zejména ty, které jsou umístěny na kůži nebo v odlehlých oblastech, kde je přístup k výměně baterií obtížný. Stávající systémy často spoléhají na trvalé polymery nebo složité architektury, které komplikují ekologicky odpovědné nasazení.

Podle studie publikované v časopise Nano Energy dokáže jedna jednotka MEG generovat nepřetržitý elektrický výstup přibližně 1 voltu po dobu více než 30 dnů pouhým pohlcováním okolní vlhkosti. Spojením více jednotek do série se výkon zvýšil až na 90 voltů a 5,08 mA, což je dostatečné pro napájení řetězce 40 LED světel. Tento přístup transformuje atmosférickou vlhkost z elektronického omezení na funkční zdroj energie.

Výroba MEG probíhá na vodní bázi a využívá široce dostupné, netoxické materiály, což nabízí nízkoemisní alternativu k běžným bateriím v době rostoucího globálního elektronického odpadu. Jak roztok želatiny a soli schne, samovolně se uspořádá do třívrstvé struktury. Při vystavení vlhkosti ze vzduchu nebo lidské kůže tato architektura umožňuje pohyb iontů uvnitř materiálu, což pohání elektrický výstup.

Kromě získávání energie funguje materiál také jako senzor kompatibilní s pokožkou. Jelikož jeho elektrický výstup reaguje na malé změny vlhkosti, systém dokáže detekovat fyziologické signály spojené s kolísáním vlhkosti. Vědci demonstrovali, že zařízení monitoruje dýchací vzorce v reálném čase, detekuje řeč prostřednictvím změn ve vydechované vlhkosti a umožňuje bezdotykové snímání blízkosti. Tyto schopnosti umožňují integraci systému do nositelných zdravotních monitorů a rozhraní člověk-stroj bez nutnosti baterie.

Na rozdíl od konvenční elektroniky, která spoléhá na plasty a těžké kovy, se MEG po použití bezpečně rozloží. Zařízení se biologicky odbourá v půdě během několika týdnů nebo se rozpustí ve vodě, což umožňuje vědcům získat a znovu použít komponenty bez nebezpečných chemikálií. Tento design podporuje cirkulární elektroniku, kde se materiály bezpečně vracejí do životního prostředí nebo recyklačních toků.