Звичайні шпалери навчили виробляти електрику просто з повітря в кімнаті

Дослідники Бінгемтонського університету в США розробили паперові шпалери-генератори, здатні безперервно виробляти електрику з вологи повітря в приміщенні. Пристрій одночасно функціонує як пасивний осушувач і, за задумом авторів, у перспективі живитиме датчики розумного дому та іншу маломощну електроніку без батарейок.

В основі технології — мініатюрні вологоелектричні генератори. Вони поглинають молекули води з повітря, внаслідок чого всередині матеріалу відбувається розділення іонів. Виникаючий градієнт концентрації створює електричну напругу між протилежними сторонами листа.

На відміну від сонячних панелей, системі не потрібне світло. Дослідники вважають житлові приміщення ідеальним середовищем для технології: вологість у будинках зазвичай тримається в межах 30–60%, а водяна пара постійно надходить у повітря від дихання людей, приготування їжі, прийняття душу та інших побутових процесів.

Виробництво генераторів базується на технології «паперової електроніки» — необхідні структури формуються безпосередньо на листі. По краях нанесено гліцерин, який активно поглинає вологу, а в центральній частині розміщено полімерну структуру з восковим малюнком. Вона регулює випаровування й підтримує спрямований рух вологи, потрібний для безперервної генерації струму.

Для експерименту дослідники зібрали повнорозмірний лист із 1596 з’єднаних генераторів. Кожен елемент видавав близько 0,34 В за відносної вологості 80%, а питома потужність сягала 2,2 мкВт/см². Уся система змогла безперервно живити бездротову клавіатуру без жодної батарейки.

Паралельно шпалери продемонстрували здатність знижувати вологість повітря. В експериментальному приміщенні її рівень впав із 38 до 32%. Автори вважають, що надалі технологія зможе частково знімати навантаження із систем кондиціонування та осушення повітря.

Потужності розробки поки що не вистачає для живлення побутової техніки на кшталт холодильників чи телевізорів. Головна сфера застосування — пристрої з мінімальним енергоспоживанням: бездротові датчики температури та вологості, кліматичні монітори й інші елементи систем розумного дому. Усі електричні з’єднання дослідники розмістили на зворотному боці листа, тож шпалери виглядають як звичайне настінне покриття без видимого проводу.