Принцип Теслы, которому уже более 100 лет, превращает пыль и влагу в сжатом воздухе в полезную электроэнергию и при этом очищает воздух.
Сжатый воздух приводит в действие инструменты и машины на заводах по всему миру – не всегда без проблем. Потому что пыль и вода в воздухе создают статические заряды. Но международная группа исследователей теперь нашла способ генерировать из него электрическую энергию.
Подробности читайте после рекламы
Их генератор основан на концепции Николы Теслы, которой более ста лет. Свои результаты они опубликовали в научном журнале Передовые энергетические материалы.
Принцип турбины без лопаток
Никола Тесла оформил патент на необычную турбину в 1913 году. Вместо лопастей ротора он использовал несколько гладких дисков, сидящих на оси на небольшом расстоянии друг от друга.
Воздух или другие газы передают свою кинетическую энергию этим дискам посредством поверхностного трения и заставляют их вращаться. Поток движется к центру и покидает систему через центральный выпуск.
Поскольку здесь нет лопастей и в целом меньше движущихся частей, турбулентность практически отсутствует и, следовательно, меньший износ.
Чон Джи Хун, профессор Национального технологического института Кумо, разработал дальнейшее развитие этой концепции вместе с Ли Сан Мином, профессором Университета Чунг-Анг. Классическую компоновку стекла они дополнили пластиковыми слоями с особыми электрическими свойствами.
Подробности читайте после рекламы
Статическое электричество становится источником электричества
На производственных предприятиях сжатый воздух часто содержит мелкую пыль и частицы воды. Когда эти частицы ударяются о поверхность, они обмениваются электрическими зарядами.
Это явление – так называемый трибоэлектрический эффект – ранее считалось главным образом разрушительным фактором. Искры могут повредить чувствительную электронику или, в худшем случае, воспламенить легковоспламеняющуюся пыль.
Корейская команда меняет ситуацию: в их устройстве частицы специально сталкиваются со слоями тефлона и нейлона. Эти материалы особенно легко поглощают заряды: тефлон притягивает отрицательные электроны, нейлон – положительные.
Медные электроды рядом с этими слоями бесконтактно воспринимают результирующее напряжение и передают его в качестве полезного тока.
Высокое напряжение без внешнего источника энергии
Во время испытаний сжатый воздух поступал в корпус прототипа со скоростью до 300 метров в секунду. Ротор достиг почти 8500 оборотов в минуту, приводимый в движение исключительно за счет поступающего воздуха.
Замеры показали пиковые значения 800 вольт при токе 2,5 ампера. В ходе демонстраций одновременно загорались 1000 светодиодных ламп, а стандартный комнатный термометр работал исключительно на вырабатываемой энергии.
Даже после нескольких дней непрерывной работы значения оставались стабильными, а компоненты не имели заметных признаков износа.
Предыдущие подходы к производству энергии из частиц воздуха требовали дополнительных материалов, таких как пластиковые шарики или водяной туман. С другой стороны, новая конструкция работает с обычным промышленным сжатым воздухом.
Чистый воздух как побочный продукт
Высокое напряжение обеспечивает еще один эффект: система высвобождает отрицательные ионы, которые притягивают и связывают заряженные частицы пыли.
Лабораторные испытания показали, что отложение твердых частиц увеличилось более чем вдвое. Влага также может улавливаться в два раза эффективнее, чем при использовании сравнительного устройства.
Со Дон Вон, возглавлявший исследование, подчеркнул практические преимущества: технология преобразует промышленные отходы в полезную энергию и в то же время снижает количество загрязняющих веществ в окружающем воздухе.
Возможные области применения в промышленности
Ученые видят точки соприкосновения в областях, которые уже полагаются на системы сжатого воздуха, например, в производстве, автомобилестроении или технологиях автоматизации.
Будущие версии генератора могут дополнять источник питания, а также служить очистителем воздуха. В качестве возможного применения исследователи также упоминают автономные датчики, не требующие внешнего источника питания.
Корейский исследовательский фонд поддержал проект финансово. Помимо корейских университетов, в исследовании приняли участие ученые из Массачусетского технологического института и Национального университета Тайваня.
