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Soprannominato DB-THG (generatore idrovoltaico triboelettrico per uccelli che bevono), l’energia viene estratta dal movimento dell’uccello mediante l’azione di sfregamento di diversi materiali: pensa allo sfregamento di un palloncino su un maglione per accumulare carica.
Spinto dall’effetto rinfrescante dell’evaporazione dell’acqua e dal movimento di un liquido a basso punto di ebollizione all’interno del suo scheletro di vetro, l’uccello ha un’azione in due fasi.
A partire da quando il suo corpo è orizzontale e il becco è nell’acqua, si inclina all’indietro e oscilla sulla verticale per alcuni secondi, prima di inclinarsi nuovamente in avanti per immergere nuovamente il becco nell’acqua.
Il generatore (non incluso nella foto – guarda questo spazio per un diagramma) è progettato per funzionare con queste due fasi.
Montati su un disco isolato stazionario accanto all’uccello ci sono due settori di rame adiacenti identici con uno stretto spazio tra loro, che insieme occupano circa 100° del disco. Lo spazio è allineato verticalmente.
Attaccato all’asse dell’uccello c’è un settore FEP (etilene propilene fluorurato) carico di 50° attraverso il quale ondeggia avanti e indietro equamente sui due settori di rame mentre l’uccello oscilla.
Man mano che il polimero viene caricato, induce alternativamente carica nei settori di rame in armonia con l’oscillazione.
Il circuito esterno è collegato tra i settori di rame e di conseguenza è alimentato da corrente alternata alla frequenza dell’uccello.
Da dove viene la tariffa del settore FEP?
La carica di lavoro viene accumulata triboelettricamente nel settore FEP, mentre accarezza delicatamente un cuscinetto di lanugine di polipropilene durante le immersioni periodiche dell’uccello nel contenitore dell’acqua: la lanugine è attaccata al bordo di uno dei settori di rame, completando il circuito di carica triboelettrica ‘.
Poiché il generatore occupa meno di un semicerchio, è stato costruito un secondo generatore sull’altra metà del disco isolato stazionario, quindi il tutto è stato duplicato sull’altro lato dell’uccello, creando in totale quattro generatori, collegati in parallelo.
In azione, l’uscita del generatore quadruplo pulsa fino a un picco di ~ 200 nA, e questo è costante fino a carichi di ~ 100 MΩ, ma con carichi inferiori a ~ 20 MΩ il generatore è effettivamente cortocircuitato dal suo carico e la potenza in uscita è quasi nulla.
Tuttavia, la potenza supera tale resistenza, raggiungendo un picco di 30μW su 3-5GΩ.
Invece del carico resistivo, il generatore può anche caricare un condensatore, ottenendo da 1μF a 10 V in 200 s.
Poiché l’uccello è guidato dall’evaporazione dell’acqua, il sistema dipende dalla temperatura e dall’umidità dell’ambiente. I ricercatori hanno studiato gli effetti di entrambi, oltre a progettare una cisterna a becco che riducesse al minimo l’evaporazione spuria.
Con grande merito, hanno sviluppato un sistema di misurazione per il consumo di acqua e hanno valutato il loro DB-THG con un’efficacia di picco di 6 J/litro.
Nelle dimostrazioni, ha alimentato contemporaneamente una calcolatrice, un sensore di temperatura o 20 piccoli LCD a segmento singolo.
“Il generatore idrovoltaico triboelettrico abbeveratoio offre un mezzo unico per alimentare piccoli dispositivi elettronici in condizioni ambientali, utilizzando l’acqua come fonte di combustibile facilmente disponibile”, ha affermato il professor Hao Wu, membro del team, della South China University of Technology. “Mi sento ancora sorpreso ed emozionato quando testimoniando i risultati reali.
La South China University of Technology ha collaborato con l’Università Politecnica di Hong Kong e la City University di Hong Kong.
I loro risultati sono pubblicati come “Generatore idrovoltaico triboelettrico abilitato per bere un uccello” nella rivista Device: l’articolo è ad accesso libero ed è piacevole da sfogliare. Consulta il materiale supplementare per caricare i grafici e molto altro ancora.
Inoltre, il team ha sottolineato che il loro non è il primo generatore di uccelli ad immersione e attribuisce il merito a precedenti progetti magnetici.
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