MIT inžinieriai atrado visiškai naują elektros energijos gamybos būdą

MIT inžinieriai atrado būdą, kaip gaminti elektrą naudojant mažas anglies daleles, kurios gali gaminti elektrą paprasčiausiai sąveikaudamos su organiniu tirpikliu, kuriame jos plūduriuoja. Dalelės yra pagamintos iš susmulkintų anglies nanovamzdelių (mėlynos spalvos), padengtų į tefloną panašiu polimeru (žalia spalva). Paskola: Jose-Luisas Olivaresas, MIT. Remiantis tyrėjų pateikta figūra.

Cheminės mažų dalelių energijos reakcijos

Nauja medžiaga, pagaminta iš anglies nanovamzdelių, gali gaminti elektrą, išleisdama energiją iš aplinkos.

SU: Inžinieriai atrado naują būdą gaminti elektrą naudojant mažas anglies daleles, kurios gali gaminti elektrą paprasčiausiai sąveikaudamos su aplinkiniu skysčiu.

Tyrėjai teigia, kad skystis, organinis tirpiklis, pašalina elektronus iš dalelių ir sukuria srovę, kurią galima panaudoti cheminėms reakcijoms sukelti arba mikro ar nanodalelių robotams maitinti.

„Šis mechanizmas yra naujas, šis energijos pirkimo būdas yra visiškai naujas“, – sakė Michaelas Strano, „Carbon P. Dubbs“ MIT chemijos inžinerijos profesorius. „Ši technologija intriguoja, nes už šias daleles reikia mokėti tik tirpiklį. Tai leidžia atlikti elektrochemiją, bet be laidų “.

Naujame tyrime, apibūdinančiame šį reiškinį, mokslininkai parodė, kad jie gali naudoti šią elektros srovę reakcijai, vadinamai alkoholio oksidacija, sukelti organinei cheminei reakcijai, kuri gali būti chemijos pramonėje.

Strano yra vyriausiasis laikraščio, pasirodančio šiandien (2021 m. Birželio 7 d.), M Gamtos komunikacijosPagrindiniai tyrimo autoriai yra Albertas Tiansiangas Lyonas, MIT magistrantas former ir buvęs MIT tyrėjas Yuichiro Kunai. Kiti autoriai yra buvęs magistrantas Antonas Kotrilas, gydytojai po rinkimų Amiras Kaplanas և Hyuna Kim, antrosios pakopos studentas Ge Hang Angas, neseniai MIT absolventas Rafidas Mollahas անիկ Yanikas Etmonas.

Unikalios savybės

Naujas atradimas atsirado iš Strano anglies nanovamzdelių – tuščiavidurių vamzdžių, pagamintų iš anglies atomų tinklo, turinčių unikalių elektrinių savybių, tyrimo. 2010 m. Strano pirmą kartą parodė, kad anglies nanovamzdeliai gali sukurti „šilumines elektrines“. Kai anglies nanovamzdelis yra padengtas kuro sluoksniu, judantys šilumos impulsai ar šilumos bangos eina išilgai vamzdžio, kad generuotų elektrą.

Šis darbas paskatino Strano և ir jo mokinius atrasti anglies nanovamzdelių ypatumus. Jie nustatė, kad kai dalis nanovamzdelio yra padengta į tefloną panašiu polimeru, tai sukuria asimetriją, leidžiančią elektronams tekėti iš padengto vamzdžio į nepadengtą vamzdį, generuojant elektros srovę. Šiuos elektronus galima pašalinti panardinant daleles į alkaną elektronų tirpiklį.

Norėdami pasinaudoti šiuo ypatingu sugebėjimu, mokslininkai sukūrė elektrą gaminančias daleles, sutraiškydami anglies nanovamzdelius į popieriaus formos medžiagą. Viena kiekvieno lapo pusė buvo padengta į tefloną panašiu polimeru, o tada tyrėjai supjaustė mažais gabalėliais, kurie galėjo būti bet kokios formos ar dydžio. Šiam tyrimui jie paruošė daleles, kurios buvo nuo 250 mikronų iki 250 mikronų.

Kai šios dalelės panardinamos į organinį tirpiklį, pavyzdžiui, acetonitrilą, tirpiklis prilimpa prie nepadengto dalelių paviršiaus ir pradeda traukti iš jų elektronus.

„Tirpiklis pašalina elektronus, sistema bando išlaikyti pusiausvyrą judindama elektronus“, – sako Strano. „Viduje nėra sudėtingos baterijų chemijos. Tai tik dalelė, jūs užpildote ją tirpikliu, ji pradeda generuoti elektrinį lauką “.

“Šis tyrimas mikliai parodo, kaip generuoti visur esančią (dažnai nepastebimą) elektros energiją, sukauptą elektrone elektrocheminei sintezei”, – sakė Heunas Yao, Amhersto universiteto Masačusetse universiteto elektros ir kompiuterių inžinerijos docentas. . “Grožis yra tai, kad jis nurodo bendrą metodiką, kurią galima lengvai išplėsti, naudojant skirtingas medžiagas ir programas skirtingose ​​sintetinėse sistemose.”

Dalelių stiprumas:

Dabartinė dalelių versija gali pagaminti apie 0,7 voltų elektros energijos vienai dalelei. Šio tyrimo metu mokslininkai parodė, kad jie gali suformuoti šimtų dalelių masę mažame mėgintuvėlyje. Šis „supakuotas“ reaktorius generuoja pakankamai energijos, kad sukeltų cheminę reakciją, vadinamą alkoholio oksidacija, kurios metu alkoholis paverčiamas aldehidu arba ketonu. Ši reakcija paprastai nėra atliekama elektrochemijos būdu, nes tam reikia per daug išorinės srovės.

„Kadangi fasuotas reaktorius yra kompaktiškas, jis turi daugiau lankstumo nei didelis elektrocheminis reaktorius“, – sako Zangas. “Dalelės gali būti labai mažos, joms nereikia išorinių laidų, kad būtų vykdoma elektrocheminė reakcija.”

Ateityje Strano tikisi panaudoti tokio tipo energijos gamybą polimerams, kurių atspirties taškas yra tik anglies dioksidas. Projektuodamas jis jau sukūrė polimerus, kurie gali patys atsinaujinti, naudojant anglies dioksidą kaip statybinę medžiagą saulės energija varomame procese. Šis darbas yra įkvėptas anglies fiksavimo – cheminių reakcijų rinkinio, kurį augalai naudoja gamindami cukrų iš anglies dioksido, naudodami saulės energiją.

Ilgainiui šis požiūris taip pat gali būti naudojamas mikro ar nanodalelių robotams valdyti. Strano laboratorija jau pradėjo kurti tokio masto robotus, kurie vieną dieną galėtų būti naudojami kaip diagnostiniai ar aplinkos jutikliai. Jo teigimu, idėja, kad tokio tipo robotai galėtų išgauti energiją iš aplinkos, yra patraukli.

„Tai reiškia, kad jūs neturite įdėti energijos akumuliatoriaus į lentą“, – sako jis. “Mums patinka šis mechanizmas, kad bent dalį energijos galite gauti iš aplinkos.”

Nuoroda. Albertas Tiansiangas Liu, Yuichiro Kunai, Antonas L. Kotrilas, Amiras Kaplanas, „Ge hang ang“, Hyuna Kim, Rafidas S. Molla, Yanik L. Etmonas – Michaelas S. Strano, 2021 m. Birželio 7 d Gamtos komunikacijos,
DOI: 10.1038 / s41467-021-23038-7:

Tyrimą finansavo JAV energetikos departamentas և MIT energetikos iniciatyvos sėklų parama.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.