Разряженные батарейки в умном доме раздражают. Бумажные обои из США должны изменить ситуацию – по крайней мере, для небольших сенсоров.
Сначала датчик окна сообщает о разряженных батарейках, затем датчик движения и чуть позже термостат. Любой, кто пользуется множеством маленьких интеллектуальных устройств, знает эту игру.
Подробности читайте после объявления
Инженеры Бингемтонского университета в американском штате Нью-Йорк разработали бумажные обои, которые должны начаться прямо здесь: они генерируют электричество из влаги в воздухе помещения и уже использовались в экспериментах для питания беспроводной клавиатуры.
Однако мощность находится в диапазоне микроватт: для датчиков этого могло бы хватить, но не для чайника.
Результаты в специализированном журнале. Передовые энергетические материалы появился.
Почему предыдущие генераторы вышли из строя
Влагоэлектрические генераторы (МЭГ) существуют уже давно. До сих пор они в первую очередь предназначались для использования на открытом воздухе, где постоянно меняются погодные и солнечные условия.
Ваша основная проблема: влага распространяется по материалу, пока не станет везде одинаковой. Затем поток высыхает, как останавливается водяное колесо, когда уклона больше нет.
Подробности читайте после объявления
По словам руководителя исследования Сокхына Чоя, в помещениях обычно более стабильные условия с влажностью от 30 до 60 процентов. Дыхание, приготовление пищи и принятие душа восстанавливают силы. Хейз онлайн уже сообщал об основном принципе электрических обоев.
Три зоны, одно направление
Исследователи решают эту проблему следующим образом: они отделяют влажные и сухие области друг от друга на одном листе лабораторной бумаги.
Бумага разделена на сетку из двухсантиметровых квадратов. На краю каждого квадрата глицерин вытягивает водяной пар из воздуха. В промежуточной зоне полимер поливинилпирролидон (ПВП) еще сильнее связывает воду. В середине находится слой воска, который удерживает жидкую воду, но позволяет пару выходить наружу.
Влага течет как улица с односторонним движением от края к центру, а не распределяется равномерно. По мнению исследователей, постоянный градиент заставляет двигаться заряженные частицы, особенно положительно заряженные ионы водорода. Между электродами возникает напряжение.
Однако команда еще не доказала напрямую, что ионы на самом деле переносят большую часть электричества.
Видимых кабелей нет: лазерное сверление и серебряная краска соединяют электроды спереди с напечатанными углеродными линиями сзади.
Что обои делают, а что нет
При влажности 80 процентов один квадрат подавал напряжение около 0,34 В и 2,2 мкВт/см², исходя из угольного электрода, стабильно в течение 90 минут. Но оно занимает лишь четверть площади; рассчитано на всю площадь, остается громким Наноработа около 0,55 мкВт/см². Таким образом, мощность на один квадратный метр составит около 5,5 милливатт, и это при более влажном воздухе, чем в большинстве жилых комнат.
При повседневном уровне 38 процентов напряжение холостого хода на квадрат упало примерно до 0,2 вольта. Исследователи не указывают плотность мощности для этого значения. Поэтому невозможно точно определить, сколько именно элемент будет работать в долгосрочной перспективе в обычной гостиной. Ясно одно: она меньше, чем при 80-процентной влажности.
Тем не менее, для демонстрации этого было достаточно: поле из 1596 устройств работало с беспроводной клавиатурой при влажности около 38 процентов, а конденсатор поглощал короткие пики мощности.
В качестве возможных покупателей исследователи называют датчики окружающей среды, радиомодули или интерфейсы умных зданий, но они их не тестировали. Количество места на стене, которое потребуется конкретному устройству, зависит от его требований к питанию, но исследование не дает никакой конкретной информации.
Обои также впитывают влагу. В тесте с клавиатурой значение одного датчика рядом с полем упало с 38 до 32 процентов за 15 минут — в комнате, которая уже была ниже диапазона комфорта от 40 до 60 процентов.
В испытательной камере 28 квадратов снизили влажность примерно с 75 до 50 процентов за четыре минуты. Эти испытания не доказывают, что обои осушают все жилое помещение или снижают нагрузку на систему кондиционирования в повседневной жизни.
Он прилипает к стене?
Долговечность — большой открытый вопрос. Прототипы выдержали десятки изменений влажности; стена испытывает сотни и тысячи на протяжении многих лет. Бумага разбухает и сжимается, что может привести к появлению трещин на серебряных контактах.
Кроме того, глицерин мог мигрировать внутрь вместе с водой и размывать четко разделенные зоны. Поэтому исследователи хотят химически зафиксировать глицерин на краю и оптимизировать взаимодействие между краем глицерина и электродом.
В долгосрочной перспективе обои должны иметь возможность печатать, чтобы их можно было производить дешево и в больших количествах. До тех пор это останется лабораторным проектом, а замена батарей в умном доме пока останется частью повседневной жизни.
