© Скріншот Youtube Отримання енергії з випадкових флуктуацій у системі, яка перебуває у тепловій рівновазі, тривалий час вважалося неможливим. Теплові флуктуації підвішеного графену, підключеного до ланцюга з діодами з нелінійним опором та накопичувальними конденсаторами, здатні заряджати ці конденсатори, передає Phys.org. Вчені виявили, що коли початковий заряд накопичувальних конденсаторів дорівнює нулю, розроблена схема споживає енергію з теплового середовища для заряджання. Система узгоджується з першим та другим законами термодинаміки протягом усього процесу зарядки. Також виявлено, що великі накопичувальні конденсатори дають більше накопиченого заряду, а менша графенова ємність забезпечує як більш високу початкову швидкість зарядки, так і довший час розрядки. Ці характеристики важливі, оскільки дозволяють відключити накопичувальні конденсатори від схеми збирання енергії до того, як буде втрачено чистий заряд. Дослідження математично обґрунтувало конструкцію схеми, здатної збирати енергію з тепла ґрунту та накопичувати її в конденсаторах для подальшого використання.
“Існують добре відомі джерела енергії, такі як кінетична, сонячна, радіаційна, акустична та теплові градієнти. Тепер є ще й нелінійна теплова енергія. Зазвичай люди уявляють собі, що для отримання теплової енергії потрібен градієнт температури. Це, звичайно, важливе джерело практичної енергії, але ми виявили нове джерело енергії, якого раніше не існувало. І ця нова енергія не потребує двох різних температур, оскільки існує за однієї температури”, – сказав один із авторів дослідження Пол Тібадо.
Дане дослідження є вирішенням проблеми, якою Тібадо займається вже понад 10 років, відтоді коли він і його колега Прадіп Кумар вперше простежили динамічний рух пульсацій в підвішеному графені на атомному рівні.
Відкритий у 2004 році графен є листом графіту завтовшки в один атом. Підвішений графен має рябу структуру, причому кожна бриж змінюється в залежності від температури навколишнього середовища.
Зусилля Тібадо спрямовані на розробку пристрою, який він називає “графеновим збирачем енергії” (Graphene Energy Harvester, або GEH). У ньому використовується негативно заряджений лист графена, підвішений між двома металевими електродами.
Коли графен перевертається, він індукує позитивний заряд у верхньому електроді. Коли він перевертається вниз, позитивно заряджає нижній електрод, створюючи змінний струм. Завдяки протилежним діодам, що пропускають струм в обох напрямках, в ланцюзі утворюється постійний пульсуючий струм, який здійснює роботу на навантажувальному резисторі.
Related video
Компанія NTS Innovations, що спеціалізується на нанотехнологіях, має ексклюзивну ліцензію на розробку GEH у комерційних продуктах. Оскільки мікросхеми GEH настільки малі, що їх розмір становить лише кілька нанометрів, вони ідеально підходять для масового тиражування кремнієвих чіпах. Коли кілька мікросхем GEH вбудовуються в чіп як масиви, можна отримати велику потужність. Крім того, вони можуть працювати в різних умовах, що робить їх особливо привабливими для бездротових датчиків у місцях, де заміна батарей незручна або дорога, наприклад, у підземних трубопроводах або внутрішніх кабельних каналах літаків.
