Puuvillalangasta valmistetut polttokennot kestävät taivutusta, viiltoja ja äärimmäistä kylmyyttä, joten ne sopivat erinomaisesti kannettaviin elektroniikkalaitteisiin.
Sisällysluettelo
- Puuvilla + metanoli = joustava sähkö.
- Voidaan käyttää taitettuna, märkänä tai leikattuna.
- Nopea lataus 1 minuutissa.
- Yli 2000 latauskertaa ilman tehon menetystä.
- -22 °C:sta 70 °C:seen ilman häiriöitä.
- Todellinen vaihtoehto tavallisille paristoille.
Puuvillapohjaiset metanolipolttokennot voivat olla energianlähde uuden sukupolven joustaville elektroniikkalaitteille
Kannettava ja joustava elektroniikka on muuttumassa laboratorion ihmeestä todelliseksi tarpeeksi. Energian saanti on kuitenkin edelleen yrityksen akilleenkantapää. Tässä yhteydessä metanolipolttoainekennot, jotka perustuvat kuituihin ja jotka on kehitetty puuvillasta ja polymeerigeeleistä, merkitsevät radikaalia muutosta. Suzhou-yliopiston tutkijoiden kehittämä elementti kestää taivutusta ja leikkaamista, mutta tarjoaa myös vakaan tehon ja nopean lataamisen, joka ylittää monet nykyiset teknologiat.
Kudottu teknologia: miten tämä polttokenno toimii
Salaisuus piilee puuvillakuiduissa, jotka on päällystetty polymeerigeelillä, joka turpoaa luonnollisesti ja luo sisäisen paineen, joka pitää kaikki kennon komponentit yhdessä ilman, että tarvitaan jäykkiä rakenteita. Tällainen rakenne eliminoi metanolin haihtumisesta johtuvat häviöt, parantaa järjestelmän tiiviyttä ja mahdollistaa akkujen käytön äärimmäisissä olosuhteissa: -22 °C:sta 70 °C:seen , maksimiteholla 27,3 mW/cm² 60 °C:ssa.
Tämä ei ole käytännön sovelluksetta oleva konseptin todistus. Akut on altistettu yli 2000 taivutussyklille ilman merkittävää suorituskyvyn heikkenemistä. Jopa puoliksi leikattuina ne jatkoivat sähkön tuottamista. Testeissä, joissa ne altistettiin vesisuihkuille tai kiinteiden esineiden tunkeutumiselle, ne pysyivät toimintakykyisinä ja turvallisina.
Ne voidaan ladata nestemäisellä metanolilla vain yhdessä minuutissa, mikä antaa niille todellisen edun litiumakkujen nähden, joiden lataaminen vie paljon enemmän aikaa ja jotka ovat alttiimpia fyysisille vaurioille tai ylikuumenemiselle.
Miksi tämä on tärkeää juuri nyt?
Puettavat laitteet ovat kaikkialla: älykellot, biolääketieteelliset anturit, älytekstiilit, ympäristöystävälliset lääketieteelliset teknologiat… Mutta niillä kaikilla on yksi yhteinen ongelma: energia . Nykyiset ratkaisut – akut, superkondensaattorit, aurinkopaneelit – ovat rajoittuneita. Jotkut toimivat valon avulla, kun taas toiset menettävät nopeasti kapasiteettinsa tai rikkoutuvat käytön aikana.
Uudet FDMFC-polttokennot (fiber-direct methanol fuel cells) tarjoavat jotain muuta:
- Korkea energiatiheys ilman auringonvaloa tai pitkäaikaista latausta.
- Todellinen joustavuus integroida vaatteisiin, siteisiin ja jopa implantoitaviin laitteisiin.
- Kestävyys kosteudelle, viilloille ja muodonmuutoksille .
- Helppo valmistaa tavallisista materiaaleista , kuten puuvillasta.
Todelliset vaikutukset ja mahdolliset sovellukset
Tämä läpimurto on mielenkiintoinen paitsi teknisestä näkökulmasta. Sillä on konkreettisia vaikutuksia:
- Älykkäät tekstiilit , jotka seuraavat terveyttä ja lämmittävät itseään äärimmäisissä olosuhteissa
- Kannettavat ympäristöanturit, jotka havaitsevat epäpuhtauksia ilman jatkuvaa latausta
- Kertakäyttöiset ja itsenäiset lääketieteelliset laitteet , jotka toimivat alueilla, joilla ei ole sähköverkkoa
- Työvaatteet, joissa on sisäänrakennetut anturit , jotka sopivat erinomaisesti teollisuuteen tai hätäpalveluihin.
- Elektroniikka maaseudulle , jossa sähköä ei aina ole mahdollista ladata
Lisäksi puuvillan valinta pohjaksi on sekä symbolinen että käytännöllinen: se on yleinen, biohajoava ja edullinen materiaali , jota voidaan tuottaa teollisessa mittakaavassa ilman ylimääräisiä ympäristövaikutuksia.
Potentiaali
Tällaiset teknologiat viittaavat monipuolisempaan ja hajautetumpaan energiasiirtymään. Kaiken ei tarvitse kulkea suuren infrastruktuurin tai kriittisten mineraalien kautta.
Joitakin realistisia ideoita lähitulevaisuutta varten:
- Litiumparistojen korvaaminen pienitehoisissa kannettavissa laitteissa, riippuvuuden vähentäminen konfliktialueiden materiaaleista.
- Sisällytä polttokennot teknisen tai sotilasvaatetuksen osaksi, jotta ulkoisten paristojen tarve vähenee.
- Käytä niitä hätävirtalähteissä tai mobiileissa turvakodeissa, erityisesti ilmastokriiseistä kärsineillä alueilla.
- Hyödynnä sen yhteensopivuutta biometanolin (orgaanisesta jätteestä tuotetun metanolin) kanssa sulkemalla kierros ja vähentämällä puhtaita päästöjä.
Vaikka laajamittainen tuotanto on vielä kaukana, tällaiset kehitystyöt osoittavat, että on tilaa epätavallisille innovaatioille. Kestävä kehitys ei aina tarvitse liittyä futuristisiin konsepteihin: joskus kyse on siitä, että uudistetaan jo olemassa olevia asioita, kuten puuvillaa, jotta ne olisivat tehokkaampia.
