연구자들은 바람이 불거나 땅에 떨어지는 빗방울을 이용해 전기를 생산하는 작은 잎 모양의 장치인 미니 "발전소"를 개발했습니다.
인공 나무는 베이지색 잎 발전기로 전기를 생산합니다. 사진: ACS Sustainable Chemistry & Engineering
Phys.org는 1월 17일에 ACS Sustainable Chemistry & Engineering 저널에 게재된 연구에서 중국, 영국, 미국의 전문가 팀이 인공 나무와 결합하여 에너지 수확 장치를 테스트했다고 보도했습니다.
전기 에너지는 여러 가지 방법으로 자연적으로 생산될 수 있습니다. 예를 들어, 태양 전지는 태양으로부터 빛 에너지를 변환하고, 풍력 터빈은 움직이는 공기의 운동량을 변환합니다. 하지만 이러한 방법들은 에너지원에 의존하는 경우가 많기 때문에, 에너지원을 확보할 수 있을 때만 효과적입니다. 예를 들어, 태양 전지는 일몰 후에는 작동할 수 없고, 바람이 없는 날에는 많은 에너지를 얻을 수 없습니다.
최근, 다중 에너지원 에너지 수확 장치가 다양한 재생 에너지원의 에너지를 하나의 설계로 활용하여 잠재 생산량을 극대화하는 솔루션으로 부상했습니다. 따라서 미국 노스이스턴 대학교의 라빈더 다히야 연구원과 동료들은 바람과 비 모두에서 전기를 생산할 수 있는 다중 에너지원 장치를 개발하고자 했습니다.
연구팀은 두 가지 유형의 에너지 수확 장치를 개발했습니다. 바람에서 운동량을 수확하는 마찰전기 나노발전기(TENG)와 떨어지는 빗방울에서 에너지를 수확하는 물방울 기반 에너지 발전기(DEG)입니다. TENG는 테플론이라고도 하는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 층과 구리 전극 사이에 끼워진 나일론 나노섬유 층으로 구성됩니다.
정전기는 두 층이 서로 밀착되면서 발생하고 전기로 변환됩니다. 테플론은 방수 기능을 갖추고 전극 역할을 하는 전도성 직물로 코팅된 DEG(전기 절연체)를 만드는 데에도 사용됩니다. 빗방울이 전극에 닿으면 전압 차이가 발생하여 전류가 흐릅니다. 최적의 조건에서 TENG는 252V의 전기를 생산하고 DEG는 113V의 전기를 제공하지만, 짧은 시간 동안만 작동합니다.
연구팀은 TENG 위에 DEG를 설치하고, 잎 모양 버전을 인공 나무에 결합했습니다. 자연 바람과 비를 시뮬레이션하는 환경에 노출되었을 때, 잎 모양 발전기는 제한된 시간 동안 10개의 LED를 밝힐 수 있었습니다. 이 "전기 나무" 장치는 더 큰 시스템이나 네트워크로 확장되어 자연 자원에서 청정 에너지를 생산할 수 있습니다.
안 캉 ( Phys.org 에 따르면)
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