Hidrojeller mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürüyor

North Carolina State Üniversitesi‘nde yürütülen araştırmalarda hareketi elektrik enerjisine dönüştüren ve su altında çalışabilen yumuşak bir cihaz geliştirildi.

Çalışmanın yazarlarından olan Michael Dickey ve NC Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü’nden Profesör Camille & Henry Dreyfus: ”Rüzgardan gelen kinetik enerji, dalgalar, vücut hareketi ve motorların titreşimi gibi bir çok şekilde mekanik enerji elde edilebilir. Bu mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilen bir cihaz geliştirdik. Geliştirdiğimiz bu cihaz su altında bile çalışabilir.¹” diyor. 

Geliştirilen cihazın bir başka önemli noktası ise galyum ve indiyumdan oluşan sıvı bir metal alaşımından oluşmasıdır. Bu alaşım su ile şişmiş yumuşak, elastik bir polimer olan hidrojel ile kaplanmıştır.

Hidrojeldeki suyun içerisinde çözünmüş tuzlar bulunur ve bunlara iyon denir.  İyonlar metalin yüzeyinde bir araya gelerek metalde şarjı indükleyebilir. Metal yüzeyde indüklenmiş enerji aktarımını hızlandırmak için metal yüzeyin alanını arttırabiliriz ve bu sayede tek seferde tel vasıtasıyla daha fazla enerji elde edilebilir.

Dickey, “Hidrojeller, uzunluğunun beş katı kadar gerdirilebilirler. Cihazın yumuşak olması mekanik enerjiyi toplarken cihaza esneklik katmaktadır ancak cihazın esnek olmasından dolayı herhangi bir ezme, germe ve bükme gibi mekanik hareketler cihazın bozulmasına da neden olabilir.” diyor².

Yapılan deneylerde araştırmacılar, cihazı sadece birkaç milimetre bile deforme etmenin aşağı yukarı 0,5 mW/m² güç yoğunluğu ürettiğini buldular. Üretilen bu elektrik miktarı, bir takım popüler enerji toplama teknolojileriyle karşılaştırılabilir.

Dickey, “Fakat, diğer teknolojik cihazlar sulu ortamlarda neredeyse hiç iyi bir şekilde çalışmıyor. Bu olağanüstü özellik, biyomedikal aletlerden atletik giyimlere ve deniz ortamlarına kadar uygulamalara olanak sağlayabilir. Ayrıca, cihazın yapımı da oldukça basittir.”

Kaynaklar

1. Veenasri Vallem et al, A Soft Variable‐Area Electrical‐Double‐Layer Energy Harvester, Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202103142
2. https://techxplore.com/news/2021-08-liquid-metal-motion-electricity-underwater.html