DB-THG (水飲み鳥摩擦電気水力発電機) と呼ばれるこの装置は、さまざまな素材の摩擦作用によって鳥の動きから電力を取り出します。風船をジャンパーにこすり付けて電荷を蓄積することを考えてください。
水の蒸発による冷却効果とガラス骨格内の低沸点液体の移動によって、この鳥は 2 段階の動作をします。
体を水平にしてくちばしを水中に入れた状態から、体を後ろに傾けて数秒間垂直を中心に振動し、その後再び前に傾いてくちばしをもう一度水に浸します。
発電機 (写真には含まれていません。図についてはこのスペースをご覧ください) は、これら 2 つのフェーズで動作するように設計されています。
鳥の隣の静止した絶縁ディスク上には、狭い隙間を持って隣接する 100 つの同一の銅セクターが取り付けられており、ディスクの約 XNUMX 度を占めています。ギャップは垂直に整列します。
鳥の車軸には帯電した FEP (フッ素化エチレンプロピレン) セクターが 50 度取り付けられており、鳥が振動している間、このセクターが XNUMX つの銅セクターの上を均等に前後に波打ちます。
ポリマーが帯電すると、振動と調和して銅セクターへの電荷が交互に誘導されます。
外部回路は銅セクター間に接続されており、その結果、鳥の周波数の交流が供給されます。
FEP部門の費用はどこから来るのでしょうか?
鳥が定期的に水容器に浸かる際に、ポリプロピレンの綿毛のパッドをそっと通過する際に、動作電荷が摩擦電気的に FEP セクターに蓄積されます。綿毛は銅セクターの 1 つの端に付着し、摩擦帯電回路が完成します。 '。
発電機の占有面積は半円未満であるため、固定された絶縁ディスクの残りの半分に 2 つ目の発電機が構築され、次にこの全体が鳥の反対側に複製され、合計 4 つの発電機が作成され、並列に配線されました。
動作中、クワッド発電機の出力パルスは最大 200nA ピークまで変化し、これは最大 100MΩ の負荷まで一定ですが、約 20MΩ 未満の負荷では発電機は事実上負荷によって短絡され、電力出力はほとんどゼロになります。
ただし、電力はその抵抗を超えて上昇し、30 ～ 3GΩ で 5μW でピークに達します。
抵抗負荷の代わりに、発電機は充電することもできます。 コンデンサ、1秒で10μFから200Vになります。
鳥は水の蒸発によって動かされるため、システムは周囲の温度と湿度に依存します。研究者らは、両方の効果を研究するとともに、スプリアス蒸発を最小限に抑えるビーク浸漬槽の設計も研究しました。
彼らの名誉なことに、彼らは水消費量の指標を開発し、DB-THG を 6J/リットルのピーク効率で評価しました。
デモンストレーションでは、電卓、温度センサー、または 20 個の小型シングルセグメント LCD に同時に電力を供給しました。
「水飲み鳥摩擦電気水力発電機は、水をすぐに入手できる燃料源として利用し、周囲条件で小型電子機器に電力を供給する独自の手段を提供します」とチームメンバーの華南大学のハオ・ウー教授は述べた。 テクノロジー 「実際の結果を目の当たりにしたときは、今でも驚きと興奮を感じます。」
華南理工大学は香港理工大学および香港城市大学と協力しました。
彼らの結果は、「Drinking-bird-enabled triboelectric 水力発電機」としてジャーナル Device に掲載されます。この論文はオープンアクセスであり、楽しい閲覧が可能です。グラフの読み込みなどについては、補足資料を参照してください。
また、研究チームは、彼らのものが最初のディッピングバード発電機ではなく、初期の磁気設計によるものであると指摘した。