La tecnologia dell’energia del moto ondoso è una fonte comprovata di generazione di energia, ma c’è potenza insita in ogni molecola di liquido sulla Terra, anche quando il liquido è a riposo. Su scala molecolare, gli atomi e gli ioni sono sempre in movimento. Se questo movimento su scala nanometrica potesse essere raccolto, potrebbe essere una grande fonte di energia.
"Ci sono grandi quantità di aria e liquidi sulla Terra, e la loro raccolta riuscita potrebbe produrre una quantità gigantesca di energia per la società", ha detto l'autore Yucheng Luan.
Luan e i suoi collaboratori hanno testato un dispositivo di raccolta dell'energia molecolare che cattura l'energia dal movimento naturale delle molecole in un liquido. Il loro lavoro ha dimostrato che il movimento molecolare può essere utilizzato per generare una corrente elettrica stabile. Il loro lavoro, "Harvester a movimento termico molecolare per la conversione dell'elettricità", è apparso su APL Materials .
Per creare il dispositivo, i ricercatori hanno immerso nanoarray di materiale piezoelettrico in un liquido, consentendo al movimento del liquido di muovere i fili come alghe che ondeggiano nell'oceano, tranne che in questo caso il movimento è su scala molecolare invisibile e i fili sono fatto di ossido di zinco. Il materiale di ossido di zinco è stato scelto per le sue proprietà piezoelettriche, il che significa che quando ondeggia, si piega o si deforma durante il movimento, genera potenziale elettrico.
"Essendo un materiale piezoelettrico ben studiato, l'ossido di zinco può essere facilmente sintetizzato in varie nanostrutture, compresi i nanobaffi", ha detto Luan. "Un nanobaffo è una struttura pulita e ordinata di molti nanofili, simile alle setole di uno spazzolino da denti."
I loro raccoglitori di energia potrebbero essere utilizzati per alimentare nanotecnologie come dispositivi medici impiantabili, oppure potrebbero essere adattati a generatori a grandezza naturale e alla produzione di energia su scala di kilowatt. Una caratteristica progettuale chiave del dispositivo è che non fa affidamento su forze esterne, il che aumenta il suo potenziale come fonte di energia pulita rivoluzionaria.
"I dispositivi di raccolta del movimento termico molecolare non necessitano di alcuna stimolazione esterna, il che rappresenta un grande vantaggio rispetto ad altri raccoglitori di energia", ha affermato Luan.
"Attualmente, l'energia elettrica è ottenuta principalmente da energia esterna, come l'energia eolica, l'energia idroelettrica, l'energia solare e altre. Questo lavoro apre la possibilità di generare energia elettrica attraverso il movimento termico molecolare dei liquidi, dall'energia interna di il sistema fisico che è essenzialmente diverso dal movimento meccanico ordinario."
Gli autori stanno già lavorando alla fase successiva della loro progettazione per migliorare la densità energetica del dispositivo testando diversi liquidi, materiali piezoelettrici ad alte prestazioni e nuove architetture del dispositivo e ingrandendo il dispositivo.
"Crediamo che questo nuovo tipo di sistema diventerà un modo indispensabile per gli esseri umani di ottenere energia elettrica nel prossimo futuro."
Ulteriori informazioni: Harvester a movimento termico molecolare per la conversione di elettricità, Materiali APL (2023). DOI:10.1063/5.0169055
Informazioni sul giornale: Materiali APL
Fornito dall'American Institute of Physics
