Apelidado de DB-THG (gerador hidrovoltaico triboelétrico para pássaros bebedores), a energia é extraída do movimento do pássaro pela ação de fricção de diferentes materiais – pense em esfregar um balão em um saltador para acumular carga.
Impulsionado pelo efeito de resfriamento da evaporação da água e pelo movimento de um líquido de baixo ponto de ebulição dentro de seu esqueleto de vidro, o pássaro tem uma ação bifásica.
A partir do momento em que seu corpo está na horizontal e seu bico está na água, ele se inclina para trás e oscila na vertical por alguns segundos, antes de se inclinar novamente para a frente para mergulhar o bico na água mais uma vez.
O gerador (não incluído na foto – observe o diagrama neste espaço) foi projetado para funcionar com essas duas fases.
Montados em um disco isolado estacionário próximo ao pássaro estão dois setores de cobre adjacentes idênticos com um espaço estreito entre eles, ocupando juntos ~100° do disco. A lacuna está alinhada verticalmente.
Preso ao eixo do pássaro está um setor FEP (etileno propileno fluorado) carregado de 50° através do qual ondas para frente e para trás igualmente sobre os dois setores de cobre enquanto o pássaro está oscilando.
À medida que o polímero é carregado, ele induz alternadamente carga nos setores de cobre em harmonia com a oscilação.
O circuito externo é conectado entre os setores de cobre e, conseqüentemente, alimentado com corrente alternada na frequência do pássaro.
De onde vem a cobrança do setor FEP?
A carga de trabalho é acumulada no setor FEP triboeletricamente, à medida que passa suavemente por uma almofada de penugem de polipropileno nos mergulhos periódicos da ave no recipiente de água - a penugem é presa à borda de um dos setores de cobre, completando o circuito de carga triboelétrica. '.
Como o gerador ocupa menos de um semicírculo, um segundo gerador foi construído na outra metade do disco isolado estacionário, depois tudo isso foi duplicado do outro lado do pássaro, perfazendo quatro geradores no total, que foram ligados em paralelo.
Em ação, a saída do gerador quádruplo pulsa até o pico de ~ 200nA, e isso é constante até cargas de ~ 100MΩ, mas em cargas abaixo de ~ 20MΩ o gerador é efetivamente curto-circuitado por sua carga e a saída de energia é quase nula.
No entanto, a potência sobe acima dessa resistência, atingindo um pico de 30μW em 3-5GΩ.
Em vez de carregamento resistivo, o gerador também pode carregar um capacitor, obtendo 1μF a 10V em 200s.
Como a ave é movida pela evaporação da água, o sistema depende da temperatura e umidade ambiente. Os pesquisadores estudaram os efeitos de ambos, bem como projetaram uma cisterna de bico que minimizou a evaporação espúria.
Para seu crédito, eles desenvolveram uma métrica para o consumo de água e classificaram seu DB-THG com eficácia máxima de 6J/litro.
Nas demonstrações, ele alimentava simultaneamente uma calculadora, um sensor de temperatura ou 20 pequenos LCDs de segmento único.
“O gerador hidrovoltaico triboelétrico para pássaros bebedores oferece um meio único de alimentar pequenos eletrônicos em condições ambientais, utilizando água como fonte de combustível prontamente disponível”, disse o membro da equipe, Professor Hao Wu, da Universidade de South China de Equipar “Ainda me sinto surpreso e animado ao testemunhar os resultados reais.”
A Universidade de Tecnologia do Sul da China trabalhou com a Universidade Politécnica de Hong Kong e a Universidade da Cidade de Hong Kong.
Seus resultados foram publicados como 'Gerador hidrovoltaico triboelétrico habilitado para beber pássaro' na revista Device - o artigo é de acesso aberto e uma navegação agradável. Consulte o material suplementar para carregar gráficos e muito mais.
Além disso, a equipe apontou que este não é o primeiro gerador de pássaros mergulhadores e dá crédito aos projetos magnéticos anteriores.