Обувки генерират енергия, докато човек ходи

Вградено в петата на обувката микрофлуидно устройство, базирано на изобретение от 19-ти век, може да генерира енергия от човешки стъпки.

Джеймс Уимшурст е бил инженер и изобретател от 19-ти век, създал машина за генериране на високо напрежение. Машината, която носи името му, се състои от два диска, които се въртят в противоположни посоки, снабдени с метални лепенки. Дисковете са в контакт с две метални четки, свързани към двойка метални сфери, раздалечени чрез малка междина. При въртенето на дисковете четките създават заряд, който се натрупва в сферите, а когато се натрупа достатъчно заряд, между топчетата прехвръква искра.

През XIX и началото на ХХ век физиците и инженерите използват Уимшурст машини и подобни устройства за захранване на рентгенови апарати и дори ускорители на частици. Днес обаче тези машини са рядкост. Те се използват само в научно-техническите музеи и някои класни стаи, за да демонстрират принципите на електростатиката.

Това може би ще се промени зради работата на Мария Наполи и колегите й Калифорнийския университет в Санта Барбара, които са „преоткрили“ машината Вимшурст в 21 век. Учените са създали микрофлуидна версия, която може да генерира енергия от околната среда и да я превръща в използваема мощност.

В устройството има капчици живак, разтворени в масло, което тече през канал, издълбан в лист от полидиметилсилоксан – вид пластмаса. Каналът пренася живачните капчици една след друга в противоположни посоки, подобно на ротационните дискове в конвенционална машина Уимшурст.

Електроди, вградени в микрофлуидния канал, отнасят заряда и той се натрупва. Но вместо да генерира искри, тази енергия може да се използва за захранване на нещо полезно. Наполи и колегите й изчисляват, че едносантиметрова верига с канали с ширина само 300 микрометра, пълна с живачни капки, протичащи със скорост 10 милиметра в секунда, би могла да генерира около 12 микровата мощност.

Екипът е изградил и устройство за проверка на принципа, за да тества идеята си. Микрофлуидната машина Уимшурст се състои от основен канал, дълъг пет сантиметра, носещ няколко кубически милиметра живак. Той генерира малка част от теоретичната максимална мощност – само четири нановата.

„Изчисленията ни показват, че някои лесни подобрения в геометрията ще са в състояние да увеличат изходната мощност на едноканално устройство с максимум три реда“, казват изследователите.

Нещо повече, няколко канала могат лесно да бъдат подредени серийно или паралелно, за да генерират още повече енергия.

Голямото предимство на този вид микрофлуидно устройство спрямо другите системи за добив на енергия е, че тук не е необходимо да се работи с резонансна честота.

Наполи и сътрудниците й проучват потенциала на този вид устройства, задвижвани от диафрагмена помпа, вградена в петата на обувката. Ако допуснем, че човек може да ходи с една стъпка в секунда (например при бягане), то помпа с диаметър два сантиметра би могла да осигури достатъчно поток за 250 паралелни микрофлуидни канала, които заедно ще генерират мощност от около 10 милияата, казва Наполи. Това количество енергия е достатъчно, за да захрани лазерното устройство в DVD система и е обещаващо за различни комуникационни устройства с ниско потребление на енергия като например различни видове сензори.

Разбира се, има и предизвикателства, с които екипът тепърва трябва да се справи. Важен въпрос е свързан с издръжливостта на такова устройство, като се има предвид натоваването на обувките в рамките на целия им живот. Но това е въпрос на доразработване, с което екипът може да се справи лесно.

Може би не след дълго най-добрият начин да презаредим телефона си ще бъде да отидем да се разходим в парка. Уимшурст със сигурност би бил изумен.

1 коментар

  1. Проблема е ако тоя живак изтече.
    Има по-лесен и безопасен за човека и природата вариант.
    Базира се на микромагнити,които при движение преминават през намотки от мед.
    Така ще се произвежда същото количество енергия,без опасност от някой да се натрови с живак.

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*