Havadaki Nemden Elektrik Üretimi
Bazı araştırmacılara göre dünyaya gelen güneş enerjisinin yarısı tek bir prosese gidiyor. Dünyamızın %71’ini kaplayan suları buharlaştırmaya! Strategic Elements şirketi, New South Wales Üniversitesi’yle birlikte nemden elektrik üretimi sağlayan bir pil teknolojisi üzerine çalışıyor. Fişe gerek duymadan doğrudan cihazlara güç sağlayan, esnek, kendi kendini şarj edebilen bir pil teknolojisi!
Şirket, elektrik şarj kapasitesini miliamper-saat aralığından amper saatlere çıkararak kendi kendine şarj teknolojisinde çok önemli bir adıma imza attı. Strategic Elements bu teknolojiye enerjinin mürekkebi adını veriyor. Ayrıca yanıcı olmadığı, güvenli, çevre dostu ve sürdürülebilir malzemelerden yapıldığı belirtiliyor.
Nem ile Şarj Olan Pil Nasıl Çalışıyor?
Gümüş macunu ve FTO camından (Şekil-2) iki adet elektrot düşünün. Çalışmaya göre, bu elektrotlar su emici bir grafen oksit işlevsel katmanına bağlanıyor. Bu katmandaki protonlar kuruyken hareketsiz haldedir. Cihazın iki tarafı arasında nem değişimi olduğunda bir taraf havadaki su moleküllerini emmeye başlar. Su molekülleri süreçte iyonize olur. Bu durum COOH (karboksilik asit) gibi işlevsel gruplarda ayrışmaya neden olarak pozitif yüklü hidrojen iyonlarını / hidronları serbest bırakır.
İşlevsel katmanın nemli tarafında, kuru tarafa göre daha yüksek bir hidron konsantrasyonu vardır. Bu nedenle hidronlar basit difüzyonla kuru tarafa doğru hareket ederek yük ayrışmasına neden olur. Böylelikle elektrotlarda bir voltaj oluşur. Daha sonra pilin nemli tarafı kuruduğunda, COOH (karboksilik asit) grubunun çekimiyle hidronlar eski yerlerine tekrar göç eder. Böylelikle başlangıç durumuna geri döner. Tüm süreç, bir nem değişimi ile tetiklenir ve nemin kuruması ile de tersine döner. Çalışmadaki nem-elektrik jeneratörlerine kısaca MEG (moisture-electric generators) diyoruz. Prototip MEG ünitelerinin hesap makinelerine ve küçük sensörlere stabil şekilde güç sağladığı halihazırda kanıtlanmış durumda.
Test Sonuçları
Çalışma ekibi, grafen oksidi hidroklorik asitte bekleterek maksimum 0.85 V ve cm2 başına 92.8 μA üretmeyi başardı. Yani araştırmalar arasında bir MEG için şimdiye kadar ulaşılan en yüksek değer.
Bu birimlerin seri veya paralel olarak birleştirilmesiyle nihai değerler ciddi oranlarda arttı. Bu da ekibin küçük cihazlara güç sağlamasına izin verdi. Araştırmacılar esnekliğini kanıtlamak için bir parça karbon kumaş üzerine pili entegre ettiler. Ardından bir saniyelik süre içinde 0’dan 120 dereceye büktüler. Bu işlemi 2000 kez tekrarladılar. Test sonuçları gayet başarılıydı. Sürecin sonunda MEG, başladığı maksimum voltajın %93’ünü üretmeye devam etti.
Gelecekteki Elektronik Cihazlar için Önemli Bir Potansiyel
Bu araştırmanın enerjinin mürekkebi tabirine ne kadar yakın olduğunu bilmiyoruz. Ancak şirketin vaatlerinin olasılık sınırları içinde olduğu görülüyor. Donanımın insan derisi ve tuzlu terle ne kadar iyi etkileşime girdiği de önemli bir faktör.
Proje aynı zamanda pille çalışan spor kıyafetleri gibi çok önemli bir pazara da hitap ediyor. İnsan vücudu, günlük yoğun aktiviteler esnasında veya egzersiz yaparken bol miktarda nem üretir. Nemden elektrik üretimi teknolojisi sayesinde bu alanda kullanılabilecek cihazların çoğunu çalıştırmak için fazlasıyla yeterli güç üretilebiliyor. Kendi terli cildiniz dışında herhangi bir şarja takmadan cihazlara güç verecek bir teknoloji bizleri bekliyor.
Kısa zaman öncesine kadar pek çok kişi nemden elektrik üretimi konusunun imkansız olduğunda ısrarcıydı. Şimdi ise sadece havadaki nem üzerinden amper-saatlik elektrik enerjisi üretimi gerçekten büyük bir başarı. En büyük artısıysa zor bulunan ya da çevresel risk taşımayan materyallerden oluşması. Bu özelliğiyle gelecekteki elektronik cihazlar için büyük esneklik sağlaması muhtemel.
İlginizi Çekecek İçerik: ‘Atık Isıyı Elektriğe Dönüştüren Termoelektrik Cihaz’
- [1] Self-charging battery generates electricity from moisture in the air