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Die Energie eines fallenden Wassertropfens

08.02.2020

Die City University of Hong Kong (CityU) hat einen Stromgenerator entwickelt, der auf einer vielversprechenden neuen Methode zur Umwandlung von Wasserenergie basiert und einen hohen Wirkungsgrad unter Verwendung einer FET-ähnlichen Struktur aufweist.

Wasser, das etwa 70 % der Erdoberfläche bedeckt, birgt ein enormes Energiepotenzial, das der Mensch nicht nutzt. Die Einschränkungen der aktuellen Technologie erlauben keine effiziente Umwandlung der niederfrequenten kinetischen Energie, die in Wellen, Gezeiten und sogar Regentropfen vorhanden ist, in Elektrizität.

Das CityU-Team hat zwei Jahre lang geforscht, um das Problem der geringen Effizienz zu überwinden. Infolgedessen kann die sofortige Energiedichte ihres Tröpfchengenerators DEG (Droplet-based Electricity Generator) 50,1 W / m2 erreichen, was tausendmal höher ist als bei ähnlichen Geräten ohne FET-Struktur.

Auch die Effizienz der Energieumwandlung hat sich deutlich erhöht. Ein einzelner Tropfen von 100 Mikroliter Wasser, der aus einer Höhe von 15 cm auf die Oberfläche einer Platte aus PTFE-Elektretmaterial getropft wird, ermöglicht es der DEG, über 140 Volt zu erzeugen, genug, um hundert kleine LED-Lampen zum Leuchten zu bringen.

Das Gerät besteht aus zwei Elektroden: Aluminium und ITO, beschichtet mit einem PTFE-Film. Die PTFE/ITO-Elektrode ist für die Ladungserzeugung, -speicherung und -induktion verantwortlich. Wenn ein Wassertropfen auf die PTFE/ITO-Oberfläche trifft und sich über diese ausbreitet, verbindet er beide Elektroden und bildet einen geschlossenen Stromkreis, der die gespeicherte Ladung in Form von elektrischem Strom freisetzt.

Die Wissenschaftler hoffen, dass die Ergebnisse ihrer Forschung dazu beitragen, eine Antwort auf das globale Problem des Mangels an erneuerbaren Energien zu finden und zu einer nachhaltigen Entwicklung der Welt beizutragen. Langfristig könnte das neue Design auf einer Vielzahl von Oberflächen angewendet werden, an denen Flüssigkeiten mit Feststoffen in Kontakt kommen, vom Rumpf von Fähren über Regenschirme bis hin zur Innenseite von Wasserflaschen.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Die orbitale Mondsonde LADEE ist wie geplant abgestürzt 22.04.2014

Die amerikanische orbitale Mondsonde LADEE hat nach einer Kollision mit einer Geschwindigkeit von 5800 km/h mit der Mondoberfläche, die er seit November letzten Jahres untersucht hatte, offiziell aufgehört zu existieren. Die Zerstörung der Raumsonde Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer war der geplante und letzte Meilenstein des aktuellen Explorationsprogramms der NASA.

Ursprünglich betrug die Dauer der Mission, die die Untersuchung der Zusammensetzung der Mondatmosphäre und des Staubs umfasste, 100 Tage, aber Spezialisten der American Space Agency beschlossen, die Studie um weitere 28 Tage zu verlängern. Nach dem Ende der für LADEE zugeteilten Zeit erhielt das Raumschiff den Befehl, die Umlaufbahn für einen anschließenden Sturz auf den einzigen Satelliten der Erde zu verlassen.

Auf der anderen Seite des Mondes in maximaler Entfernung von der Stelle, an der Beweise für die Expeditionsmitglieder des bemannten Raumfahrzeugs der Apollo-Serie auf der Mondoberfläche hinterlassen wurden, kam es überhaupt nicht zu einer sanften Landung. Derzeit können Experten nicht nur genau feststellen, ob die 383 kg schwere LADEE-Sonde signifikante Spuren auf der Mondoberfläche an der Absturzstelle hinterlassen hat, sondern auch eindeutig über die Koordinaten ihrer Fragmente sagen.

Es ist möglich, dass die NASA die orbitale Lebensdauer der Sonde so weit wie möglich verlängern möchte, da die gesamte Hardware der Mondfinsternis und dem entsprechenden Temperaturabfall, für den die Hardware nicht ausgelegt war, erfolgreich standgehalten hat. Am 18. April 2014 war der Treibstoffstand in den Tanks des Raumfahrzeugs jedoch auf einem Mindeststand, was die Fortsetzung der Mission verhinderte.

Es ist erwähnenswert, dass die NASA das chinesische Raumfahrtprogramm und den Start der Chane-3-Sonde mit dem Mondrover Jade Rabbit an Bord kritisierte. Laut amerikanischen Wissenschaftlern könnten die Abgase des Chane-3-Triebwerks sowie der während der Landung und der anschließenden Bewegung des Mondmoduls auf der Oberfläche aufgewirbelte Staub die wissenschaftlichen Aktivitäten ihres umlaufenden Satelliten stark beeinträchtigen und sogar stören.

LADEE wurde im September letzten Jahres gestartet und für dieses Programm zur Erforschung der Mondumlaufbahn wurden insgesamt rund 280 Millionen US-Dollar ausgegeben.Mit der Orbitalsonde wurden Daten zu verschiedenen Komponenten der Mondatmosphäre und einem Zwei-Wege-Laserkommunikationssystem mit einem Satelliten gewonnen wurde anstelle der bisher verwendeten Funkwellen getestet.

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