Natuurkundige: Elektriciteit uit moleculaire beweging

Elektriciteit kan uit verschillende bronnen worden opgewekt, zoals zonlicht, warmte, luchtbeweging of water. Maar ook de beweging van moleculen is hiervoor geschikt. Voor het eerst konden wetenschappers deze energiebron aanboren met behulp van een kleine generator. Zoals ze in het vakblad APL Materials melden, is de huidige opbrengst erg laag, maar ze zien grote mogelijkheden in hun idee, bijvoorbeeld om sensoren of lichtgevende diodes van stroom te voorzien.

Om een ​​elektrische stroom te genereren uit de beweging van moleculen in een vloeistof, wendden Yucheng Luan van East Eight Energy in Shanghai en zijn collega’s van de Nankai Universiteit in Tianjin zich tot zinkoxide. Hierdoor ontstaan ​​piëzo-elektrische kristallen, wat betekent dat het materiaal een elektrisch potentieel heeft wanneer het beweegt of vervormt. Vanaf hier lieten de onderzoekers haren groeien van 25 nanometer dik en drie micrometer lang, en plaatsten ze vervolgens verticaal naast elkaar op het oppervlak.

Lage spanning – maar misschien veelbelovend

De onderzoekers plaatsten het prototype van de nieuwe nanogenerator in een bad van vloeibaar octaan. Bij kamertemperatuur bewegen octaanmoleculen snel, waarbij ze vaak in botsing komen met nanowhiskers van zinkoxide, waardoor ze gaan wiebelen. Deze trilling was voldoende om het piëzo-elektrische potentieel in de zinkoxidegloeidraad te activeren en een elektrische stroom te produceren. Het team kon dit meten met behulp van aangesloten elektroden: bij 2,28 millivolt en 2,47 nA waren zowel de spanning als de stroom erg klein.

Het team is echter tevreden: ze hebben eindelijk kunnen bewijzen dat elektrische stroom in principe kan worden gegenereerd door de beweging van moleculen in een vloeistof. De opbrengst is nog steeds te laag om praktisch bruikbaar te zijn, maar onderzoekers hopen dat ze grotere, verbeterde nanogeneratoren kunnen gebruiken om in de toekomst voldoende elektriciteit op te wekken om kleine sensoren of grotere apparaten van stroom te voorzien. Om dit te doen, zijn ze nu van plan experimenten uit te voeren met andere piëzo-elektrische materialen en verschillende vloeistoffen. “Wij geloven dat dit nieuwe systeem in de nabije toekomst een onmisbare manier zal zijn voor mensen om elektrische energie op te wekken”, aldus Luan en zijn team.