Sljedeći put kad trčite kroz aerodrom da uhvatite svoj avion ili zaustavite potez na plesnom podijumu, također biste mogli generirati čistu, zelenu energiju. Barem se to nada Xudong Wang i njegov tim istraživača sa Sveučilišta Wisconsin-Madison.
Inženjeri su izumili novu vrstu podova izrađenih od održivih materijala koji pretvaraju korake u korisnu energiju. A najbolji dio je to što je izrađen od uobičajenog otpadnog materijala: drvne pulpe.
Uz očekivano poboljšanje cijena nafte odmah iza ugla, pronalaženje novih izvora energije - zelene energije - je neophodno. Iako se čini da solarno tijelo ostaje, s obzirom da je solarni kapacitet u SAD-u svake godine porastao za 43 posto i druge inovacije poput solarnog tekstila mjesecima daleko od tržišta, još uvijek treba razmišljati izvan okvira sunčanog prozora.
Uđite u Wang i njegov istraživački tim.
"Ovo je potpuno drugačiji izvor energije", kaže Wang, izvanredni profesor znanosti o materijalima i inženjerstvu na UW-M. Istraživanje su proveli Wang, njegov diplomski student, Chunhua Yao i nekolicina drugih, a objavljeno je u Nano Energy ovog rujna. „Solar dolazi od sunca, a ovu vrstu energije dolazi od ljudi koji šetaju ili biciklima prolaze. A koristi se potpuno drugačije. "
Također ima potpuno različita područja primjene od solarnih jer ne ovisi o sunčanom nebu koji djeluje; sve što treba treba je nekoliko ljudi da bi ga prošlo. Wang-ovi podovi stvaraju energiju pomoću vibracija, koji su poznati kao triboelektričnost.
"Koristimo ploču za skupljanje triboelektrične energije izrađenu od celuloznih vlakana koja su kemijski obrađena kako bi privukla elektrone", kaže Wang, koji priznaje da kemijski detalji ne mogu biti objavljeni dok postupak dovršetka pregleda patenta ne bude završen.
Istraživači su kemijski tretirali nano vlakna drvene pulpe od kojih je pod izrađen od dva različito nabijena materijala, tako da kad netko hoda po podu, ta vlakna tada međusobno djeluju, slično statičkom elektricitetu. Elektroni oslobođeni ovom vibracijom tada se hvataju pomoću kondenzatora koji je pričvršćen na pod i energija se pohranjuje za kasniju upotrebu. Uključite bateriju ili drugi uređaj u kondenzator i energija se može koristiti.
Nano vlakna drvene pulpe u podu kemijski su obrađena s dva različito nabijena materijala, tako da kad netko hoda po podu, ta vlakna međusobno djeluju. (Stephanie Precourt / UW-Madison Tehnički fakultet) Wang vjeruje da bi njegova podnica mogla biti sljedeća velika stvar za zelenu gradnju, jer je to jeftin obnovljivi izvor energije koji koristi reciklirajuće materijale. Ugradnja ove vrste poda je mnogo izvedivija od skupljih kolegica, poput solarnih panela, zbog upotrebe održive i obilne drvne pulpe.
Wang kaže da bi to moglo biti postavljeno u područjima s visokom razinom pješačkog prometa poput aerodroma, sportskih stadiona ili tržnih centara. U stvari, Wang se nada da će se triboelektrični podovi proširiti izvan komercijalne uporabe i infiltrirati u kuće kao podovi koji mogu puniti svjetla i uređaje. Konačni proizvod izgledat će slično drvenim podovima već ugrađenim u milijune domova.
Ideja je da se ovaj inovativni dizajn na kraju iskoristi za snimanje „energije na cesti.“ Ipak, Wang-ov dizajn nije poput trenutne tehnologije koja se već koristi za ovu vrstu žetve - piezoelektričnih materijala na bazi keramike - i, kaže Wang, „drvne pulpe može biti osjetljiviji na teške uvjete, što znači da će trebati bolje sučelje ili ambalažu da bi zamijenio asfalt.
Kao i bilo koja nova tehnologija, postojat će neka početna ograničenja.
„Najveći izazov triboelektričnoj energiji je njegova nekonvencionalnost“, kaže Eric Johnson, glavni urednik časopisa o časopisu Environmental Impact Assessment Review . “Da bi uspio, potrebna su mu ulaganja. Investitori vole poznavanje, ako ne i sigurnost - nešto što znaju. "
Johnson ističe da su mnoge trenutne mainstream tehnologije imale slične prepreke za skok. Solar, na primjer, nekada težak za gutanje koncept, sada doslovno dominira na tržištu obnovljivih izvora energije.
Bez obzira što alternativna energetska industrija i dalje postiže značajne korake na tržištu, Johnson kaže da odluka o napredovanju s mnogim od ovih inovacija uglavnom manje ovisi o stvarnoj tehnologiji, a više o ekonomiji i percipirajućoj sigurnosti.
Dakle, Wang i njegov tim prvo trebaju napraviti prototip kako bi testirali podove u većem obimu.
"Trenutno, mali komad koji testiramo u našem laboratoriju iznosi oko četiri kvadratna inča i može proizvesti jednu milivatnu snagu", kaže Wang. Tim je izveo jednostavan izračun za površinu od 10 do 10 stopa prekrivenu triboelektričnim podovima. Pod pretpostavkom da je prosječno 10 ljudi hodalo tim prostorom i da je svaka osoba radila dva koraka svake sekunde, ukupni učinak energije iznosio bi otprilike 2 Joulesa u sekundi. Drugim riječima, Wang kaže da bi količina proizvedene energije bila jednaka približno 30 posto iPhone 6 baterije.
"Budući da je ovo takav troškovno učinkovit pristup, jer koristi reciklirane materijale, " kaže Wang, "pokušavamo ga pretvoriti u velike podne ploče kako bismo ga instalirali na mjestu s velikim prometom kako bismo stvarno testirali koliko snage se može proizvesti."
Surađuju s Laboratorijom za šumske proizvode sa sjedištem u Madisonu, koji je jedini savezni laboratorij koji je posvećen istraživanju šumskih proizvoda, a prvenstveno ga koristi američka Služba za šume. Laboratorij opskrbljuje ne samo vlaknima drvne pulpe, već i pomaže timu u stvaranju većeg prototipa.
Srećom, Wang može odabrati područje s velikim prometom u kampusu UW-M-a kako bi ga testirali. S više od 43 000 učenika u kampusu bilo kojeg dana, njegov prototip će sigurno dobiti veliku vježbu.
