शोधकर्ताओं ने "वॉलपेपर" बनाया है जो घर के अंदर की नमी से बिजली उत्पन्न कर सकता है, लेकिन यह अभी भी एक प्रायोगिक प्रोटोटाइप है

सार:

SUNY बिंघमटन अनुसंधान टीम ने एक पेपर-आधारित "हाइग्रोइलेक्ट्रिक" वॉलपेपर विकसित किया है जो हवा से नमी को अवशोषित करता है और इनडोर आर्द्रता परिवर्तनों को बफर करते हुए थोड़ी मात्रा में बिजली उत्पन्न करता है। प्रासंगिक शोध उन्नत ऊर्जा सामग्री में प्रकाशित किया गया था। टीम ने कहा कि उसका लक्ष्य ग्रिड या छत पर सौर ऊर्जा को बदलना नहीं है, बल्कि पर्यावरण सेंसर और वायरलेस मॉड्यूल जैसे कम-शक्ति वाले इंटरनेट ऑफ थिंग्स उपकरणों को बिजली देना और दीवारों को ऊर्जा संग्रह और आर्द्रता विनियमन दोनों कार्यों की अनुमति देना है।

यह प्रोटोटाइप व्यावसायिक रूप से उपलब्ध वॉलपेपर नहीं है, बल्कि लगभग 340 माइक्रोन मोटे प्रयोगशाला क्रोमैटोग्राफी पेपर पर आधारित है। लगभग 2 सेमी वर्ग की प्रत्येक बिजली उत्पादन इकाई को तीन क्षेत्रों में विभाजित किया गया है: किनारों को ग्लिसरीन से लेपित किया गया है, जो हवा से जल वाष्प को अवशोषित करने के लिए जिम्मेदार है; मध्य क्षेत्र में पॉलीविनाइलपाइरोलिडोन (पीवीपी) होता है, जो नमी को अंदर की ओर निर्देशित करने के लिए छोटे छिद्रों और मजबूत जल अवशोषण क्षमता का उपयोग करता है; केंद्र को मोम से उपचारित किया जाता है, जिससे तरल पानी का गुजरना मुश्किल हो जाता है, लेकिन जल वाष्प अभी भी सूक्ष्म छिद्रों से निकल सकता है। शोधकर्ताओं ने ग्रेफाइट स्याही से इलेक्ट्रोड बनाए और इकाइयों को चांदी के पेस्ट से भरे लेजर वाया के माध्यम से कागज के पीछे छिपे सर्किट से जोड़ा।

बिजली नमी अवशोषण, आंतरिक जल परिवहन और केंद्रीय वाष्पीकरण की निरंतर प्रक्रिया से आती है। पानी के अणु प्रोटॉन जारी करने के लिए ग्लिसरीन, सेल्युलोज और पीवीपी में रासायनिक समूहों के साथ बातचीत करते हैं, जिससे किनारों और केंद्र के बीच एक आयन सांद्रता अंतर बनता है, जो आवेशित कणों को स्थानांतरित करने और वोल्टेज स्थापित करने के लिए प्रेरित करता है, और फिर ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड करंट एकत्र करता है। टीम ने हाइग्रोस्कोपिक ज़ोन को परिधि पर और वाष्पीकरण ज़ोन को केंद्र में रखा, जिससे नमी को शीट की सतह के साथ दिशात्मक रूप से स्थानांतरित होने की अनुमति मिली। मोम की परत पूरी तरह से सील नहीं होती है, लेकिन तरल पानी को चुनिंदा रूप से रोकती है और आर्द्रता ढाल बनाए रखने के लिए जल वाष्प को बाहर निकलने देती है।

80% सापेक्ष आर्द्रता की परीक्षण स्थितियों के तहत, एक इकाई लगभग 0.34 वोल्ट का वोल्टेज उत्पन्न करती है, जिसमें अधिकतम बिजली घनत्व लगभग 2.2 माइक्रोवाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर है, जो पूरे 4-वर्ग-सेंटीमीटर इकाई पदचिह्न के आधार पर लगभग 0.55 माइक्रोवाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर है; आउटपुट लगभग 90 मिनट तक स्थिर रहता है। आर्द्रता जितनी अधिक होगी, इकाई उतनी ही अधिक नमी सोखेगी और समग्र रूप से आउटपुट उतना ही मजबूत होगा। जब 10 इकाइयाँ श्रृंखला में जुड़ी होती हैं, तो 80% सापेक्ष आर्द्रता पर वोल्टेज लगभग 2.9 वोल्ट होता है; जब 10 इकाइयाँ समानांतर में जुड़ी होती हैं, तो धारा लगभग 240 माइक्रोएम्प होती है। पेपर बताता है कि संपूर्ण वॉलपेपर फ़ुटप्रिंट का पावर घनत्व अभी भी कम है, और मौजूदा ज्यामितीय डिज़ाइन को अभी तक कुल आउटपुट के लिए अनुकूलित नहीं किया गया है।

इसके बाद अनुसंधान टीम ने 1,596 इकाइयों की एक बड़ी श्रृंखला बनाई, लगभग 38% की सापेक्ष आर्द्रता पर 15 मिनट के भीतर इनडोर आर्द्रता को लगभग 32% तक कम कर दिया, और एक वायरलेस कीबोर्ड को शक्ति प्रदान करने का प्रदर्शन किया; जब कीबोर्ड काम कर रहा था तो चार्ज जारी करने के लिए प्रदर्शन में कैपेसिटर ऊर्जा भंडारण का उपयोग किया गया था। एक छोटे प्रयोग में, 35 इकाइयों ने आर्द्रता सेंसर को लगभग 15 मिनट तक संचालित किया। शोध में 30 × 30 × 15 सेमी सीलबंद बॉक्स में आर्द्रता बफर का भी परीक्षण किया गया। 28 इकाइयों ने लगभग 4 मिनट में आर्द्रता 75% से घटाकर 50% कर दी; हाइग्रोस्कोपिक पेपर शुष्क हवा में नमी छोड़ सकता है, जिससे लगभग 16 मिनट में आर्द्रता 15% से 20% तक बढ़ सकती है। ये परिणाम नियंत्रित प्रयोगों से हैं और इन्हें सीधे तौर पर पूरे घर के लिए दीर्घकालिक निरार्द्रीकरण या बिजली क्षमताओं के रूप में व्याख्या नहीं किया जा सकता है।

टीम को पूर्ण-प्रक्रिया मुद्रण प्राप्त करने के लिए मोम मुद्रण, छिड़काव, स्क्रीन प्रिंटिंग और लेजर प्रसंस्करण का उपयोग करने की उम्मीद है, और उनका मानना ​​है कि भविष्य में उत्पादन का विस्तार करने के अवसर होंगे। लेकिन वर्तमान में, लैब पेपर का उपयोग अभी भी किया जा रहा है, और अनुसंधान ने अभी तक विभिन्न वेंटिलेशन स्थितियों के तहत उत्पाद-ग्रेड स्थायित्व, दीर्घकालिक साइकिलिंग स्थिरता, या वास्तविक घरेलू प्रदर्शन का प्रदर्शन नहीं किया है। शोधकर्ताओं ने यह भी बताया कि यद्यपि उच्च आर्द्रता नमी अवशोषण और बिजली उत्पादन को बढ़ा सकती है, जब सापेक्ष आर्द्रता 90% से 95% तक पहुंच जाती है, तो केंद्रीय वाष्पीकरण के लिए आवश्यक जल वाष्प दबाव अंतर कमजोर हो सकता है, और उत्पादन पठार या यहां तक ​​कि गिरावट की ओर बढ़ सकता है।