Un dispozitiv inovator pe bază de hârtie generează energie electrică din umiditatea aerului
În ultimul deceniu, electronicele purtabile, în special cele utilizate în domeniul sănătății, au înregistrat o creștere semnificativă în popularitate, dar provocarea principală rămâne găsirea unei soluții eficiente și durabile pentru alimentarea acestora. Deși bateriile tradiționale sunt în continuare cele mai folosite, ele sunt adesea limitate de rigiditate, de durata de viață scurtă și de necesitatea unor încărcări frecvente. Alte soluții, precum tehnicile de transfer de energie fără fir, sunt limitate de razele scurte de acoperire și nu sunt portabile. Aici intervine un dispozitiv revoluționar pe bază de hârtie, care promite să schimbe modul în care electronicele purtabile pot fi alimentate.
Un grup de cercetători de la Universitatea Binghamton din Statele Unite, condus de profesorul Seokheun „Sean” Choi, a dezvoltat o metodă inovatoare care captează umiditatea din aer și o transformă în energie electrică, folosind un dispozitiv simplu, bazat pe hârtie. Studiul lor a fost publicat recent în revista *Small* și detaliază un dispozitiv purtabil care furnizează energie constantă și eficientă prin captarea umidității din aer, fără a depinde de baterii convenționale sau alte surse externe de alimentare.
„Electronicele purtabile vor utiliza în viitor tehnici de colectare a energiei, dar în prezent aceste tehnici sunt neregulate în timp, imprevizibile în locație și ineficiente în conversie. Motivul pentru care am fost interesat de acest subiect este că umiditatea din aerul nostru este omniprezentă și am realizat că generarea de energie din umiditate este foarte ușoară”, a explicat Choi, subliniind cum această soluție simplă poate fi o alternativă promițătoare la tehnologiile existente.
În cercetările sale, Choi s-a folosit de cunoștințele acumulate în ultimii 15 ani în domeniul biobateriilor și bioelectronicii pentru a dezvolta acest dispozitiv. Generatorul funcționează prin utilizarea sporilor bacterieni ca „grup funcțional”, care descompun moleculele de apă din aer în ioni pozitivi și negativi. Aceste ioni sunt apoi colectați de hârtie, care acționează ca un „substrat” pentru procesul de generare a electricității. Capilarele naturale ale hârtiei absorb umiditatea, creând un gradient de ioni pozitivi în partea de sus și ioni negativi în partea de jos, ceea ce produce o diferență de potențial electric – adică energie electrică.
Un alt aspect inovativ al acestui dispozitiv este stratul de hârtie Janus, care are o parte hidrofobă (respinge apa) și una hidrofilă (atrage apa). Acest strat ajută la îmbunătățirea procesului de absorbție a umidității, menținând apa captată în interiorul dispozitivului până când este procesată pentru generarea de electricitate.
Choi, care este cunoscut pentru abordările sale inovative în domeniul tehnologiilor purtabile și sustenabile, vede acest dispozitiv pe bază de hârtie ca o soluție viabilă nu doar pentru electronicele purtabile, ci și pentru aplicații de mică putere, cum ar fi senzori pentru monitorizarea sănătății, eliberarea controlată de medicamente sau stimularea electrică. De asemenea, el subliniază faptul că acest dispozitiv poate fi complet biodegradabil, neavând un impact negativ asupra mediului, spre deosebire de bateriile convenționale, care contribuie la poluarea electronică.
„Cercetarea mea continuă se axează pe dezvoltarea unor dispozitive care sunt flexibile, purtabile, scalabile și ușor de eliminat, fără a dăuna mediului. Aceste dispozitive ar putea deveni o soluție revoluționară pentru aplicațiile care necesită consum redus de energie”, a declarat Choi, adăugând că îmbunătățirile viitoare ale tehnologiei ar putea include creșterea producției de energie, dezvoltarea unor metode de stocare a energiei și integrarea cu alte tehnici de colectare a energiei. „În plus, dorim să reducem dimensiunea dispozitivului la nivelul micro-sistemelor electro-mecanice (MEMS), ceea ce ar permite o densitate de energie mult mai mare.”
În timp ce alți cercetători se concentrează pe dezvoltarea unor dispozitive purtabile de lungă durată, Choi își propune să creeze dispozitive de unică folosință care nu vor contribui la creșterea deșeurilor electronice. „Nu vreau să port ceva toată ziua, timp de patru luni. Vreau să-l folosesc pentru o perioadă scurtă și apoi să-l arunc. Hârtia este cea mai bună soluție pentru acest tip de dispozitive”, a adăugat Choi.
Prin reducerea dimensiunii și îmbunătățirea eficienței conversiei de energie, acest dispozitiv ar putea revoluționa modul în care sunt alimentate electronicele purtabile de mică putere, deschizând noi posibilități pentru tehnologiile ecologice și sustenabile ale viitorului.
