Дослідники вперше розробили інноваційний генератор, який виробляє електроенергію завдяки взаємодії води з органічною горіховою шкаралупою. Цей прорив у сфері біоенергетики відкриває нові можливості для переробки аграрних відходів у доступні джерела живлення.
Як працює генератор з горіхової шкаралупиНауковці використали шкаралупу мигдалю, фундука, пекана та волоського горіха, що характеризується високою пористістю та наявністю гідрофільних груп на поверхні. Саме ці особливості дозволяють воді вільно проникати у мікроканали шкаралупи. В процесі випаровування та під дією капілярних сил іони починають рухатися, створюючи гідровольтаїчний ефект – появу електричного струму.
Отже, як же це працює? Вчені експериментували з різними видами горіхів — мигдалем, фундуком, пеканом і волоським горіхом. Виявляється, їхні шкаралупи не просто тверді, вони мають крихітні, невидимі оку отвори, схожі на губку — це "пори". А ще, поверхня цих шкаралуп дуже "любить" воду — такі властивості називають "гідрофільними групами". Коли вода торкається шкаралупи, вона, завдяки цим порам та "любові" до води,
починає рухатися по крихітних канальцях. Це як вода, що підіймається по соломинці або по стовбуру дерева — це називається "капілярними силами". Коли вода рухається і випаровується, вона забирає з собою маленькі заряджені частинки, які називаються "іонами". Цей рух іонів і створює електричний струм — це і є той самий "гідровольтаїчний ефект". Грубо кажучи, вода, рухаючись і випаровуючись, ніби тре шкаралупу, створюючи електрику. Пристрій, зроблений зі шкаралупи волоського горіха, виявився найефективнішим, виробляючи невелику, але стабільну кількість електрики (600 мілівольт — приблизно половина стандартної батарейки ААА) протягом цілого тижня. Цього достатньо для живлення дуже маленьких пристроїв.Особливу ефективність показав пристрій на основі шкаралупи волоського горіха: він забезпечив стабільну напругу понад 600 мВ та потужність 5,9 мкВт/см² протягом семи днів. Цього цілком достатньо для роботи малогабаритних електронних пристроїв.
Підвищення ефективності та перспективи технологіїПісля додаткової хімічної обробки шкаралупи, зокрема травлення гідроксидом калію, продуктивність генератора значно зросла: напруга сягнула 1,21 В, а щільність струму короткого замикання – 347,2 μА/см². Такі показники перевищують більшість аналогічних органічних та неорганічних джерел енергії. Дві з'єднані установки змогли безпосередньо живити LCD-калькулятор, не потребуючи додаткових перетворювачів.
На думку авторів розробки, ця технологія демонструє перспективи перетворення аграрних відходів – звичайної горіхової шкаралупи – на екологічне, дешеве та відновлюване джерело енергії для живлення компактної електроніки. У майбутньому такі генератори зможуть працювати на волозі, дощовій або навіть морській воді, сприяючи розвитку стійкої енергетики та скороченню відходів у сільському господарстві.
