Изследователи представят метод за безконтактно производство на електроенергия, използващ само сгъстен въздух и структурата на безлопаткова центростремителна турбина на Тесла.
Тази система постига пикова мощност от 800 V и 2,5 A при 325 Hz, без да се налага използването на допълнителни частици, като се възползва от електростатичните заряди и вискозната сила на сгъстения въздух.
Изследователите разкриват, че високото напрежение улеснява неутрализирането и улавянето на прах и влага чрез генериране на отрицателни йони.
Изследователският екип твърди, че този интегриран подход разширява практическата възможност за събиране на енергия на базата на статично електричество за промишлени приложения.
Новата система черпи вдъхновение от турбината на Тесла
Според публикувани доклади новата система е вдъхновена от турбината на Тесла – ротационен дизайн без лопатки, патентован от Никола Тесла през 1913 г. За разлика от конвенционалните турбини с наклонени лопатки, които отклоняват потока на флуида, елегантното решение на Тесла използва вискозно триене, за да задвижва гладки, плътно разположени дискове. Въздухът „прилепва“ към повърхността на дисковете и предава импулс, докато се завихря навътре.
/Public Domain
Новото устройство съчетава тази вековна концепция за турбина с модерни трибоелектрични материали. То се състои от въртящ се дисков механизъм, трибоелектрични слоеве, изработени от различни (противоположни) материали, лагери и акрилен корпус.
Сгъстен въздух постъпва през входен отвор и създава високоскоростен вихров поток, достигащ до 300 м/с. Този въздушен поток завърта ротора единствено чрез повърхностно триене. При налягане от 0,2 MPa роторът достига 8472 оборота в минута, съобщава Nanowerk.
Тази технология може да предложи решение с двойно предназначение за индустриални предприятия, които вече използват сгъстен въздух. Освен че може да генерира електроенергия, тя би могла и да неутрализира статичното електричество, подобрявайки безопасността и качеството на въздуха. Потенциалът за по-ниски енергийни разходи и по-безопасна работна среда е изключително обещаващ.
Събиране на статично електричество в сгъстен въздух
Идеята за събиране на статичното електричество в сгъстения въздух, което отдавна е било неприятно явление в промишлените среди, представлява иновативен подход за превръщане на отпадъците в използваема енергия, като същевременно решава значителен проблем, свързан с безопасността.
Това съчетание на старо (турбината на Тесла) и ново (трибоелектрически материали и съвременна електроника) може да революционизира начина, по който възприемаме и използваме силите, присъстващи в ежедневните промишлени процеси.
Сгъстеният въздух се използва широко в промишлените среди поради своята гъвкавост и ефективност. Той захранва инструменти, машини и автоматизирани процеси в индустрии като производството, автомобилостроенето и роботиката.
Когато обаче сгъстеният въздух преминава през тръбите, той често пренася малки частици прах и водни молекули. Когато тези частици се сблъскват с вътрешните повърхности на тръбите, те могат да развият статични заряди. Това явление, известно като трибоелектричен ефект, възниква, когато материалите придобиват или губят електрони по време на триене.
Дизайнът на безлопатковата турбина на Никола Тесла разчита на вискозно съпротивление, а не на традиционни лопатки, за да генерира въртеливо движение.
В конвенционалната турбина лопатките са под ъгъл, за да отклоняват потока на флуида и да преобразуват кинетичната енергия в механична работа. В контраст с това, дизайнът на Тесла включва гладки, близко разположени дискове, които позволяват на въздуха или други флуиди да се прилепят към повърхностите на дисковете и да прехвърлят инерцията, докато се въртят спираловидно навътре.
Отсъствието на лопатки позволява на турбината на Тесла да работи с по-малко движещи се части, което води до по-голяма издръжливост и намалено механично износване.
Новата технология, описана в проучването, демонстрира невероятния потенциал на комбинирането на класически инженерни принципи с модерната наука за материалите за справяне с дългогодишни индустриални предизвикателства.
Чрез улавяне и използване на статичното електричество в сгъстения въздух, тази система предлага устойчив начин за генериране на електроенергия, като същевременно неутрализира опасните заряди, които представляват риск за безопасността. По този начин тя може не само да революционизира индустриалното производство на електроенергия, но и да подобри общата безопасност и ефективност на индустриалните среди
Източник: InterestingEngineering
