W czasach, w których żyjemy obecnie następuje gwałtowny rozwój zastosowania źródeł odnawialnych oraz panuje trend na zwiększanie efektywności energii, a także dbałość o jej zasoby. Rzesze naukowców pracują nad coraz bardziej innowacyjnymi zastosowaniami codziennych przedmiotów oraz tworzeniem nowych urządzeń, które przyczynią się do ochrony zarówno środowiska jak i zasobów naszych portfeli.

Reklama

Opracowywanie nowoczesnych metod pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych jest niezwykle istotnym elementem budowy stabilnej gospodarki energetycznej w przyszłości. Korzystanie z potencjału energii słonecznej, wiatrowej czy wodnej kojarzy się z wielkoskalowymi przedsięwzięciami energetycznymi. Okazuje się jednak, że rozwój badań nad wykorzystywaniem tej energii w mniejszej skali, która może być wykorzystana do zasilania choćby oświetlenia i niewielkich urządzeń elektronicznych może przyczynić się do szybszej ekspansji OZE w życie codzienne mieszkańców naszej planety.

Na status najbardziej twórczych w tym kierunku zasługują naukowcy z Seoul National University oraz Korea Electronics Technology Institute (KETI) w Korei Południowej, którzy odkryli sposób wykorzystania mechanicznej energii płynącej wody w toalecie do celów energetycznych. Podczas eksperymentów udowodnili oni, że wystarczy jedna spadająca kropla, aby spowodować zapalenie się ledowej żarówki. Zespół wykazał, że ruch 30 mikrolitrów kropli wody wygenerował wystarczająco dużo energii by zasilić dołączoną do układu diodę LED o napięciu szczytowym około 3,1 wolta i natężeniu szczytowym około 5,3 mikroampera.

W czasie badań laboratoryjnych zespół badawczy wykorzystał właściwości materiałów dielektrycznych w celu stworzenia odpowiedniego przetwornika, który byłby w stanie przetwarzać energię mechaniczną wody spływającej w muszli klozetowej na energię potrzebną do zasilania domowych urządzeń. Takie było początkowe założenie, jednak, jak zapewniają naukowcy, możliwe jest przystosowanie wynalazku do współdziałania z innymi źródłami bieżącej wody. Wynika z tego zatem, że nie tylko domowa spłuczka, ale również opady deszczu, prądy oraz fale morskie stanowią potencjał do wykorzystania tego odkrycia.

Użytym materiałem dielektrycznym był aktywny przetwornik pojemnościowy. Nie zostały zastosowane żadne dodatkowe źródła napięcia, co jest innowacyjnym rozwiązaniem, gdyż klasyczne przetworniki wymagają obecności zewnętrznych źródeł do gromadzenia ładunków na elektrodach.  Odkrycie koreańskich badaczy wykorzystywało zjawisko podwójnej warstwy elektrycznej – na powierzchni ciała zanurzonego w wodzie gromadziła się zaadsorbowana warstwa jonów, które przylegały ściśle do powierzchni, tworząc tzw. ładunek powierzchniowy, poniżej kumulowały się jony o przeciwnym ładunku, co stanowiło tzw. warstwę dyfuzyjną. Ładunek elektryczny na elektrodzie powstawał w wyniku powstawania potencjału elektrycznego na granicy faz, co z kolei było następstwem nierównomiernego rozmieszczenia jonów. Całe urządzenie skonstruowane przy użyciu tego zjawiska było zbudowane z czterech elementów: szklanego podłoża, warstwy dielektrycznej, powłoki hydrofobowej oraz elektrody ITO, czyli roztworu stałego tlenku indu(III) i tlenku cyny(IV).

Twórcy pomysłu maja nadzieję, że na podstawie ich osiągnięcia powstaną nowe technologie do przechwytywania energii mechanicznej pochodzącej z otoczenia. Według nich istnieje realna szansa by wykorzystać zastosowane przez nich materiały jako przezroczyste powłoki na powierzchniach takich jak okna, dachy oraz muszle klozetowe i z ich pomocą przetwarzać energię mechaniczną wody do produkcji energii elektrycznej.

Z szacunków ekspertów wynika, że w gospodarstwie domowym aktu spuszczania wody dokonuje się średnio 5 tysięcy razy rocznie. Każde naciśnięcie spłuczki powoduje pochłonięcie zdecydowanie większej ilości wody niż jest jej zużywane podczas innych czynności z użyciem wody. W całkowitym bilansie zużycia wody w domu spuszczanie wody w WC generuje około 30 proc. udziały. Biorąc pod uwagę ten fakt, pomysł koreańskich naukowców jest całkowicie uzasadniony i powodowałby, podczas generowania kosztów zużycia wody, również zyski w postaci dodatkowej energii pozwalającej zasilać niewielkie urządzenia w gospodarstwie.