Учёные Бингемптонского университета (США) создали обои, которые вырабатывают электричество из влажности воздуха в помещении. Это альтернатива солнечным панелям на крыше: энергию получают внутри дома.
Гигроэлектрические генераторы раньше работали на улице и давали микроватты на квадратный сантиметр, а погода им мешала. В помещении влажность стабильнее (30–60 %), а дыхание, готовка и душ добавляют влагу.
Обои сделаны из лабораторной бумаги Whatman 3 MM толщиной 340 мкм. Она поделена на квадраты 2 × 2 см, и каждый имеет три зоны:
Край: глицериновая смесь поглощает водяной пар и превращает его в воду внутри бумаги.
Середина: поливинилпирролидон (ПВП) с мелкими порами удерживает воду, капиллярный эффект затягивает влагу.
Центр: воск отталкивает жидкую воду, но пропускает пар наружу.
Химия глицерина, целлюлозы и ПВП способствует высвобождению протонов из молекул воды. По краям скоплений их больше, из-за чего возникает ток, который собирают графитовые электроды.
Выходные показатели пока скромные: один элемент даёт около 0,34 В при влажности 80 %, цепь из десяти — около 2,9 В. Массив из 35 элементов около 15 минут питал датчик влажности.
Самый большой массив из 1596 элементов выдал 3,5 В при влажности около 38 %. Через конденсатор этого хватило для беспроводной клавиатуры. Мощность для настенной конфигурации не приводится.
Материал работает и как буфер влажности. В камере 30 × 30 × 15 см 28 элементов за 4 минуты снизили влажность с 75 до 50 %, а насыщенная водой бумага за 16 минут подняла её с 15 до 20 %.
В обычном помещении большой массив за 15 минут снизил влажность с 38 до 32 %.
Соединения проложены с тыльной стороны: стороны листа связаны отверстиями диаметром 1 мм, прорезанными лазером и заполненными серебряной краской. Нужны восковая и трафаретная печать, распыление и лазер.
«Чистая комната» не требуется. Учёные хотят изготавливать все компоненты методом печати, пригодным для массового производства.
Пока исследователи лишь подтверждают концепцию. Реалистичная цель — питание сенсоров, беспроводных модулей и устройств интернета вещей, а не замена электросети или солнечных панелей.
Если материал окажется долговечным, стена станет автономным датчиком, следящим за состоянием воздуха в помещении.