Карманная электростанция из графена

На протяжении последних лет ученые активно ищут альтернативные и возобновляемые источники энергии, поскольку в будущем это может привести к созданию «вечных» батарей, а также позволит существенно сократить ущерб окружающей среде.

2 октября в Physical Review E. было опубликовано исследование, в котором сообщается, что ученые из Университета Арканзаса смогли разработать схему, способную улавливать тепло из графена и преобразовывать его в электрическую энергию, пишет портал Sciencealert. По мнению исследователей, в будущем у этого материала есть шанс стать чистым источником безграничной энергии для небольших устройств.

Подход, предложенный учеными, позволяет продуцировать электрический ток, используя нанометровые колебания и броуновское движение — случайное движение частиц. Следует отметить, что раньше использование броуновского движения в таком контексте считалось невозможным.

Важнейшей частью исследования было использование двух диодов в цепи для преобразования переменного тока в постоянный. Когда диоды расположены друг напротив друга, позволяя току течь в обоих направлениях и обеспечивая отдельные пути через схему, возникает импульсный постоянный ток, который работает на нагрузочном резисторе и может питать небольшие электронные устройства.

Кроме того, ученые заметили, что такая конструкция увеличила количество передаваемой мощности. «Мы также обнаружили, что поведение диодов при включении-выключении и переключении усиливает подаваемую мощность, а не снижает ее, как считалось ранее, — говорит Тибадо. — Скорость изменения сопротивления, обеспечиваемого диодами, добавляет дополнительный фактор к мощности».

Команда использовала относительно новую область физики, чтобы доказать, что диоды увеличивают мощность схемы.

Ученые показывают, что между графеном и цепью существует симбиотическая установка, которая позволяет не вступать в конфликт со вторым законом термодинамики, поддерживая однородную температуру схемы и графена. Другими словами, ток, протекающий в резисторе, не нагревает его.

Следующая цель команды — определить, можно ли хранить постоянный ток в конденсаторе для последующего использования. Эта цель требует миниатюризации схемы и нанесения ее на кремниевую пластину или микросхему. Если бы миллионы этих крошечных схем могли быть построены на микросхеме размером 1 х 1 мм, они могли бы служить заменой маломощной батареи.

Университет штата Арканзас уже получил несколько патентов на эту разработку и лицензировал ее для коммерческого использования на международном рынке.

Следует отметить, что в России также ведется работа по созданию альтернативных и возобновляемых источников энергии. Эти направления активно разрабатываются в рамках рынка НТИ EnergyNet. Например, был построен электрохимический генератор «Топаз», сопоставимый по размерам с литровой бутылкой, который при этом дает в 15 раз больше энергии на единицу веса устройства, чем самые мощные аккумуляторы.