تولید برق از پوست میوه دارابی با این روش نوین

محققان از زیست توده ضایعات پوست میوه دارابی برای تامین انرژی دستگاه های الکتریکی کوچک و نظارت بر حرکات بیومکانیکی استفاده کرده اند. این روش توسط محققان دانشگاه Illinois Urbana-Champaign پس از تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی لایه‌ها ایجاد شد.

تیم تحقیقاتی از خواص پوست برای ایجاد دستگاه هایی استفاده کرد که انرژی مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می کند و به عنوان حسگرهای حرکتی خود کار می کند.

دو بخش اصلی پوست میوه دارابی وجود دارد – یک لایه بیرونی نازک و یک لایه داخلی ضخیم و سفید. یی چنگ وانگ، یکی از نویسندگان این مطالعه، استادیار دپارتمان علوم غذایی و تغذیه انسان، گفت: “قسمت سفید نرم است و وقتی آن را فشار می دهید مانند یک اسفنج احساس می شود.”

مزیت ساختار متخلخل طبیعی و اسفنجی پوست

برخی از افراد از پوست میوه دارابی برای استخراج ترکیبات اسانس یا پکتین استفاده کرده‌اند، اما ما می‌خواستیم از ساختار طبیعی متخلخل و اسفنجی پوست استفاده کنیم.

پوملو که معمولاً در جنوب شرقی و شرق آسیا رشد می کند، یک مرکبات بزرگ با پوست بسیار ضخیم است که معمولاً دور ریخته می شود و در نتیجه مقدار قابل توجهی ضایعات غذایی ایجاد می شود. یک میوه پوملو معمولاً 1 تا 2 کیلوگرم (2 تا 4.5 پوند) وزن دارد و پوست آن 30 تا 50 درصد است.

محققان از زیست توده پوست میوه دارابی و یک فیلم پلاستیکی (پلی آمید) استفاده کردند

وانگ افزود: “اگر بتوانیم به جای دور انداختن پوست، آن را به محصولاتی با ارزش بالاتر بازگردانیم، نه تنها می‌توانیم ضایعات حاصل از تولید، مصرف و آبمیوه‌سازی پوملو را کاهش دهیم، بلکه می‌توانیم ارزش بیشتری از ضایعات غذایی و کشاورزی ایجاد کنیم.”

محققان پوست را از گوشت جدا کردند و بیرونی ترین لایه را جدا کردند. به گفته محققان، پوست سفید ضخیم و اسفنجی باقیمانده به قطعات کوچکتر بریده شد و برای حفظ ساختار سه بعدی و متخلخل منحصر به فرد خود در حالت انجمادی خشک شد و سپس در شرایط رطوبتی مختلف نگهداری شد.

• تولید سلول های جدید تبدیل گرما به الکتریسیته در آمریکا

محققان از زیست توده پوست میوه دارابی و یک لایه پلاستیکی (پلی‌آمید) به عنوان لایه‌های تریبوالکتریک استفاده کردند که در صورت وجود نیروی خارجی در تماس هستند. آنها یک الکترود فویل مسی را به هر لایه متصل کردند و ارزیابی کردند که دستگاه به دست آمده چقدر می تواند انرژی مکانیکی خارجی را به الکتریسیته تبدیل کند.

این مطالعه نشان می دهد که ضربه زدن به این دستگاه های تریبوالکتریک مبتنی بر پوست میوه دارابی با انگشت می تواند حدود 20 دیود ساطع کننده نور (LED) را روشن کند.

ماشین حساب یا ساعت ورزشی را می توان روشن کرد

آنها همچنین نشان دادند که یک ماشین حساب یا ساعت ورزشی می تواند تنها با این نیروهای مکانیکی، بدون الکتریسیته خارجی، هنگامی که با یک سیستم مدیریت توان با یک واحد ذخیره انرژی یکپارچه شود، تغذیه شود.

محققان نشان داده‌اند که این برنامه دارای پتانسیل قوی برای تبدیل انرژی تلف شده به الکتریسیته مفید است. نانو ژنراتور تریبوالکتریک متخلخل مبتنی بر مواد متخلخل حاصل از زیست توده پوست میوه دارابی این مطالعه (PP-TENG) دارای ولتاژ مدار باز 58 ولت و 254.8 میلی‌وات بر متر مربع تراکم حداکثر توان بود.

وانگ گفت: “ما همچنین دریافتیم که به لطف ساختار طبیعی متخلخل پوست میوه دارابی، دستگاه‌های تریبوالکتریک مبتنی بر آن می‌توانند به نیرو و فرکانس نیرو بسیار حساس باشند. وانگ توضیح داد که این الهام بخش ما برای توسعه دستگاه‌های حسی است که می‌توانند به بدن انسان برای نظارت بیومکانیکی متصل شوند.”

به گفته محققان، زمانی که حسگرهای اثبات مفهوم محققین به قسمت‌های مختلف بدن متصل شدند، قادر به نظارت بر حرکات بیومکانیکی مانند حرکات مفاصل و الگوهای راه رفتن بودند.

این به این دلیل بود که حرکات قسمت‌های مختلف بدن می‌تواند منجر به برق‌رسانی تماس بین لایه‌های تریبوالکتریک شود و سیگنال‌های الکتریکی متمایز مربوط به حرکات مختلف را تولید کند. طبق یک بیانیه مطبوعاتی، این قابلیت دارای پتانسیل بالایی برای ارائه بینش های ارزشمند برای متخصصان مراقبت های بهداشتی و توانبخشی فیزیکی است.