Във всяко помещение има влага: от дишането, от готвенето, от банята. Учени от Университета Бингхамтън в САЩ показаха, че тази влага може да се превърне в електричество, и то чрез материал, който се лепи на стената като тапет. Количествата ток са много малки и новото покритие няма да замени контакта или соларния панел. Може обаче да реши един съвсем практичен проблем: как да захранваме десетките малки сензори в съвременните сгради, без да сменяме батерии и без да прокарваме нови кабели.
Как работи тапетът?
В основата на системата са хартиени плочки с размер 2 на 2 см. Всяка плочка е разделена на три зони, като всяка от тях има своя задача:
- Краищата са обработени с глицерин, който привлича водните пари от въздуха.
- Средата съдържа полимер (поливинилпиролидон), който задържа водата и я насочва към центъра.
- Външната зона е покрита с восък. Той не пропуска течна вода, но през малки пори в него парата може да излиза обратно.
Докато влагата преминава през материала, между по-мократа и по-сухата му част се образува разлика в концентрацията на йони. Тази разлика създава електрическо напрежение, което се отвежда чрез графитни електроди. Връзките между отделните плочки са от обратната страна, затова върху стената не се виждат кабели.
Колко ток може да произведе?
При относителна влажност 80% една плочка дава около 0,34 V и около 2,2 микровата на квадратен сантиметър. По време на лабораторните тестове мощността остава стабилна в продължение на 90 минути. Когато плочките се свържат, напрежението нараства. Десет плочки, свързани последователно, дават около 2,9 V. Най-голямата изпитана система се състои от 1596 плочки. При влажност около 38% тя достига около 3,5 V и с помощта на кондензатор успява да захрани безжична клавиатура.
За да си представим мащаба, полезно е едно просто сравнение. При най-добрите лабораторни условия квадратен метър от покритието би дал около 22 миливата. Един съвременен соларен панел на силно слънце произвежда около 200 вата от същата площ, т.е. приблизително 10 000 пъти повече. Затова умният тапет е решение за устройства, които консумират изключително малко енергия, а не за осветление, уреди или отопление.
Трябва да се има предвид и още нещо: напрежението само по себе си не показва колко енергия реално може да се използва. Също толкова важни са силата на тока, общата мощност и колко дълго системата може да работи стабилно.
Покритие, което регулира и влажността
Тапетът не само произвежда ток, но и поема или отдава влага в зависимост от условията в помещението. В затворена камера 28 плочки намаляват относителната влажност от 75% на 50% за около четири минути. Когато хартията е предварително навлажнена, тя повишава влажността в сух въздух от 15% на 20% за около 16 минути. При изпитанието с най-голямата система влажността в помещението спада от 38% на 32% за 15 минути.
Това не означава, че материалът може да замени влагоуловител или вентилация. Показва обаче, че голямата площ на една стена може да се използва активно: да поема влага, да управлява движението ѝ и да превръща част от този процес в електричество.
Къде би имал реално приложение
Най-реалистичното приложение са малките устройства в т.нар. умни сгради:
- сензори за температура, влажност и качество на въздуха;
- модули за безжична връзка;
- елементи от системите за автоматично управление на сградата.
Днес тези устройства обикновено работят с батерии, които периодично трябва да се сменят, или изискват допълнително окабеляване. Ако стената може постоянно да ги захранва с малки количества енергия, те биха работили по-самостоятелно и с по-малко поддръжка.
Изследователите смятат, че вътрешните помещения са по-подходяща среда за подобни генератори от откритото пространство. Температурата и влажността в тях се променят по-плавно, а хората постоянно добавят нова влага при дишане, готвене и къпане.
Какво още предстои да се докаже
Засега „тапет“ е по-скоро описание на идеята и на начина на монтаж, отколкото готов продукт. Прототипът е изработен от лабораторна хартия с дебелина 340 микрометра, с восъчен печат, лазерно пробиване и сребърна боя за електрическите връзки. Целта на екипа е целият процес да стане печатен, за да може материалът да се произвежда в по-големи количества.
Преди това предстоят отговори на редица практически въпроси. Как покритието ще издържи на прах, на температурни промени, на лепило и боядисване, на почистване, както и на хиляди цикли на поемане и отдаване на влага? Колко ще струва, колко е безопасно и колко енергия реално ще произвежда за една година? Едва тогава ще стане ясно дали подобни тапети ще влязат в домовете и офисите, или ще останат специализирано решение за отделни сензори. Изследването е публикувано в научното списание Advanced Energy Materials.
Какво означава това за бизнеса
Новината може да изглежда далеч от сметката за ток на една компания, но всъщност е свързана с нея. Сензорите, които един ден биха могли да се захранват от стените, са същите устройства, които днес позволяват на сградите да измерват и управляват потреблението си.
На свободния пазар цената на електроенергията все повече зависи от часа на потребление. Компаниите, които знаят точно кога и къде в сградите им се изразходва енергия, могат да изместват част от товара към по-евтините часове, да откриват загуби и да договарят доставка, съобразена с реалния си профил. Колкото по-евтино и лесно става поставянето на сензори, толкова по-достъпно става и подобно управление.
Екипът на Smart Energy Trade може да анализира профила на потребление на Вашата компания и да предложи най-подходящия модел за доставка на електроенергия. Свържете се с нас за консултация.
Често задавани въпроси
Как тапетът произвежда ток от влагата?
Влагата от въздуха преминава през различни зони на материала. Между по-мократа и по-сухата част се образува разлика в концентрацията на йони, която създава електрическо напрежение.
Може ли умният тапет да захранва дом или офис?
Не. Той произвежда много малки количества енергия, подходящи само за устройства с минимална консумация, като сензори и безжични модули.
Какво успяха да захранят учените?
Система от 1596 плочки захранва безжична клавиатура с помощта на кондензатор.
Кога технологията може да влезе в употреба?
Засега няма срок. Материалът е лабораторен прототип и предстои да се изпитат неговата издръжливост, безопасност, цена и реално годишно производство.
Защо сензорите са важни за енергийните разходи на бизнеса?
Те показват кога и къде се изразходва енергия. Тези данни позволяват на компаниите да оптимизират потреблението си и да изберат модел на доставка, съобразен с реалния им часов профил.
Източници
- Бизнес новините – „Умен тапет произвежда ток от влагата във въздуха“, 09.10.2026: businessnovinite.bg
- Университет Бингхамтън, изследване в Advanced Energy Materials; New Atlas (цитирани по Бизнес новините).
