Ricercatori presso il Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) e l'Università di Tecnologia di Amburgo (TUHH), insieme ai collaboratori di CIC energiGUNE e dell'Università di Ferrara, hanno presentato un nanogeneratore triboelettrico che converte l'azione meccanica dell'acqua che entra ed esce dai nanopori in energia elettrica utilizzabile.
Come funziona il dispositivo
Il dispositivo, descritto come un Nanogeneratore Triboelettrico a Intrusione-Estrusione (IE-TENG), sfrutta il trasferimento di carica all'interfaccia solido-liquido. Quando l'acqua viene spinta sotto pressione all'interno di nanopori idrofobici in un monolito di silicio conduttivo e poi espulsa, le interazioni frizionali all'interfaccia producono un trasferimento netto di elettroni e una produzione di energia elettrica. I ricercatori paragonano l'effetto di base alla familiare generazione di elettricità statica, come quella che si verifica quando si cammina su un tappeto e si riceve una piccola scossa toccando una maniglia metallica.
Design e prestazioni
Il team ha progettato monoliti di silicio dotati di una combinazione di conduttività, architettura nanoporosa definita e proprietà superficiali idrofobiche per controllare il movimento dell'acqua all'interno dei pori e stabilizzare il processo di conversione energetica. L'efficienza di conversione energetica riportata è di circa il 9% per questa configurazione solido-liquido, un valore che gli autori definiscono tra i più alti mai registrati per nanogeneratori simili.
Materiali e riproducibilità
I ricercatori sottolineano che l'approccio utilizza materiali abbondanti — silicio e acqua — anziché componenti rari o esotici, il che, a loro avviso, migliora la riproducibilità e favorisce una potenziale scalabilità. Realizzare un materiale che sia simultaneamente conduttivo, nanoporoso e idrofobico è stata identificata come la sfida critica affrontata dal team nel processo di fabbricazione.
Potenziali applicazioni
- sistemi di rilevamento dell'acqua
- sensori biometrici indossabili e indumenti intelligenti
- monitor delle prestazioni atletiche
- robotica aptica e sensori attivati dal tocco
Poiché il dispositivo converte direttamente il movimento meccanico del liquido in un segnale elettrico, potrebbe consentire la creazione di sensori autoalimentati in ambienti in cui le fonti di energia convenzionali non sono pratiche.
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