Новаторский метод повторного использования энергии, наногенератор в конечном итоге может предоставить производителям автомобилей новый способ добиться большей эффективности их транспортных средств.Исследователи сообщили о своих разработках в статье, опубликованной 6 мая 2015 года в журнале Nano Energy.
Сюйдун Ван, научный сотрудник Харви Д. Спенглера и доцент кафедры материаловедения и инженерии в UW-Madison, и его аспирант Янчао Мао работали над этим устройством около года.Наногенератор основан на трибоэлектрическом эффекте, позволяющем использовать энергию изменяющегося электрического потенциала между дорожным покрытием и колесами транспортного средства. Трибоэлектрический эффект — это электрический заряд, возникающий в результате контакта или трения двух разнородных объектов.
Ван говорит, что наногенератор предоставляет отличный способ использовать энергию, которая обычно теряется из-за трения.«На трение между шиной и землей расходуется около 10 процентов топлива автомобиля», — говорит он. «Эта энергия тратится впустую.
Так что, если мы сможем преобразовать эту энергию, это может дать нам очень хорошее повышение эффективности использования топлива».Наногенератор основан на электроде, встроенном в сегмент шины. Когда эта часть поверхности шины соприкасается с землей, трение между этими двумя поверхностями в конечном итоге создает электрический заряд — тип контактной электризации, известный как трибоэлектрический эффект.Во время первых испытаний Ван и его коллеги использовали игрушечный автомобиль со светодиодной подсветкой, чтобы продемонстрировать концепцию.
Они прикрепили электрод к колесам автомобиля, и, когда он катился по земле, светодиоды вспыхивали и гасли. Движение электронов, вызванное трением, могло генерировать достаточно энергии для питания фонарей, поддерживая идею о том, что энергия, потерянная на трение, может быть фактически собрана и повторно использована.«Независимо от того, сколько энергии тратится впустую, мы можем восстановить ее, и это делает вещи более эффективными», — говорит Ван. «Я думаю, что это самая захватывающая часть этого процесса, и я всегда ищу это: как сэкономить энергию от потребления».Исследователи также определили, что количество потребляемой энергии напрямую зависит от веса автомобиля, а также от его скорости.
Таким образом, количество сэкономленной энергии может варьироваться в зависимости от транспортного средства, но Ван оценивает примерно 10-процентное увеличение среднего расхода топлива на бензине при 50-процентной эффективности преобразования энергии трения.«Этот тип энергии обладает большим потенциалом», — говорит Ван. «Я думаю, что влияние может быть огромным».