Учени успяха да извлекат енергия от термалното движение на графен при стайна температура – един потенциален чист бъдещ източник на безкрайна енергия за малките ни устройства.
Подходът им използва както трептенията в нанометрова скала, така и брауновото движение – произволното движение на частици, което се наблюдава при графена. По този начин се произвежда електрическа енергия, която би могла да се използва за най-различни цели.
„Една схема за събиране на енергия, базирана на графена, би могла да бъде включена в чип, за да създава чиста и безкрайна енергия с ниско напрежение за малки устройства или сензори“, казва физикът Пол Тиббадо от Арканзаския университет.
Изследването стъпва върху основите на предишни разработки, направени в същата лаборатория, при които свободностоящият графен образува вълни по начин, който може да създаде електрическа енергия.
"Произходът на тези вълни с размер на нанометър все още е отворен въпрос", пише екипът в своето проучване, като отбелязва, че графеновата вълна изглежда произтича от взаимодействието на субатомните частици в материала.
Ключовият елемент в системата са два диода във веригата за преобразуване на оригиналния променлив ток (AC) в постоянен ток (DC). Благодарение на тях токът тече в двете посоки през веригата по отделни пътеки. Крайният резултат е пулсиращ постоянен ток, който може потенциално да захранва малки електронни устройства. Друго откритие е, че двудиодният дизайн на системата спомага за увеличаване на количеството доставена мощност.
"Установихме също така, че включването / изключването на диодите всъщност усилва доставената енергия, вместо да я намалява, както се смяташе преди", казва Тибадо.
Изследването показва симбиотична настройка между графена и веригата, която избягва противоречиe с втория закон на термодинамиката чрез поддържането на еднаква температура. Токът, протичащ в резистора, не го загрява, с други думи. Тази част от изследването дължи много на стохастичната термодинамика - сравнително нова област в изследванията, която разглежда макро и микро взаимодействията в системите по отношение на енергия и топлина.
Бавното движение на графена означава, че токът се индуцира във веригата при ниски честоти и това е важно за ефективността.
Следващото предизвикателство ще бъде да разберем как системата може да бъде използвана в нещо практично. Тъй като електричеството, произведено от графена, вероятно ще бъде доста малко, един ден той може да замести батериите с ниска мощност и няма да има нужда от презареждане или подмяна.
Изследването е публикувано във Physical Review E.
