Almacenar pulsos de energía cortos, pequeños e intermitentes

Estoy realizando un experimento usando grafeno en este momento para crear energía a partir de diferentes soluciones químicas. Un enlace a lo que estoy construyendo está abajo:

https://phys.org/news/2014-04-team-electricity-saltwater-graphene.html

Sorprendentemente, esto realmente funciona; es posible obtener pulsos intermitentes de voltaje entre 40 mV y aproximadamente 100 mV con un período de algunas decenas de ms cuando se deja caer una gota de solución sobre una pequeña hoja de grafeno. La razón por la que digo intermitente es que estoy dejando caer las gotas de solución de forma intermitente sobre el grafeno mismo, lo que sería análogo a una situación del mundo real.

Sin embargo, estoy luchando por aprovechar este voltaje/energía.

He intentado poner diferentes condensadores en serie con la hoja de grafeno, de modo que los pulsos de voltaje puedan almacenarse en este. Sin embargo, creo que lo que sucede en este caso es que tan pronto como un pulso de voltaje (presuntamente) ingresa al capacitor, se filtra por completo de regreso a la hoja de grafeno, que en realidad es solo una resistencia cuando no genera pequeños pulsos.

El hecho de que los pulsos sean tan pequeños significa que no puedo usar un diodo. Y no quiero usar un interruptor de transistor si puedo salirme con la mía, porque tener que aplicar un voltaje externo a este circuito anula el punto de lo que estoy tratando de hacer.

Cualquier comentario muy apreciado!

gracias jon

100 mV es muy pequeño, lo veré esta noche.
hm, creo que no estás sorteando un diodo (o un circuito de transistor equivalente) por completo, pero creo que "derrota el propósito" no es necesariamente cierto; podría ser posible arrancar esto con muy poco almacenamiento de energía secundaria .
¿A qué tienes acceso? ¿Laboratorio universitario o una pequeña choza de aficionados?
¿Qué energía se puede liberar de un solo pulso? Para responder a esto, debe comprender a qué caerá el voltaje en condiciones de carga. Las condiciones de carga son las condiciones necesarias para extraer energía, así que sea preciso al respecto. Si no lo sabes, infórmate. Si la energía por gota es X entonces esto puede liberar una potencia de X multiplicada por el número de pulsos por segundo.
El LTC3109 utiliza un transformador para aumentar los voltajes. Está destinado a los TEG, pero tal vez dé algunas ideas.
Verifique si alguien ha citado los artículos originales o si los autores han publicado otro material sobre el tema. Si ninguno de estos es así, es posible que ellos también no solo hayan luchado sino que se hayan dado por vencidos. Una idea tan sorprendente se desarrollaría si funcionara o se abandonaría con tristeza si resultara impráctica. El dolor es la norma, por desgracia. Referencia china original aquí
Gracias por los comentarios, muy apreciados. Tiendo a estar de acuerdo con Russell aquí, ¡pero al menos intentaré perseverar por un tiempo antes de rendirme!

Respuestas (1)

Descargo de responsabilidad: no soy físico, pero aquí está mi mejor suposición:

construir una batería

Creo que aprovechar 40 mV no sería muy eficiente, debería intentar generar más que eso antes.

Del documento que vinculó, entiendo que una gota que se mueve en el grafeno se comporta como una fuente de corriente en paralelo con una resistencia:

imagen tomada de http://www.nature.com/nnano/journal/v9/n5/full/nnano.2014.56.html?foxtrotcallback=true

Para mayor claridad, de ahora en adelante llamaré a la resistencia en paralelo con la caída la resistencia intracelular.

Para permitir/mejorar el aprovechamiento de la energía, tiene dos ángulos de ataque: puede aumentar la resistencia intracelular, generando un voltaje más alto (ley de Ohm) y desperdiciando menos energía, y agregar más fuentes en serie, aumentando efectivamente el voltaje, facilitando la cosecha.

Aumenta la resistencia

De Wikipedia , sabemos que para un material dado, la resistencia es inversamente proporcional a la sección transversal, lo que significa que si usa una tira delgada de grafeno en lugar de una hoja, debería obtener mejores resultados (mayor voltaje y pulsos más largos) alrededor la gota, pero peores resultados entre gotas, lo que nos lleva a mi segundo punto:

Conecta tus "células" en serie

Del mismo artículo (e intuitivamente), aprendemos que las gotas que se suceden se comportan como tales pares fuente-resistencia en serie (agregando la resistencia del grafeno entre las gotas, que llamaremos resistencia entre celdas).

Por supuesto, si queremos mejorar el rendimiento de nuestra batería, tenemos que minimizar la resistencia entre celdas, que es directamente proporcional a la distancia entre las gotas e inversamente proporcional al ancho de la tira de grafeno.

Aquí hay algo de trabajo de experimentación/optimización, para encontrar la mejor combinación entre el ancho de la tira de grafeno, la inclinación de la tira (y, por lo tanto, la velocidad de caída), la frecuencia de caída, etc.

Usando dispositivos médicos , puede controlar su frecuencia de caída y realizar experimentos para encontrar su óptimo.

Hipótesis adicional

Esta es una suposición descabellada, pero ¿y si en lugar de una hoja de grafeno, usaras una tira horizontal? o incluso puntos? de esta forma, la resistencia intracelular sería mucho mayor.

Gracias Sclrx, esto suena como una idea muy sensata. ¡Lo intentaré! Su ayuda es muy apreciada aquí, gracias por la excelente respuesta.
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