В настоящее время пожарные извещатели оснащены батареями, чтобы устройства могли работать при отключении электроэнергии. В какой-то момент эти батареи приходится заменять. Если забыть заменить батарейки или они разрядятся, устройство не среагирует в чрезвычайной ситуации.

Исследователи из южнокорейского Университета Чунг-Анг нашли решение этой проблемы. Они предлагают использовать принцип работы гидроэлектростанции (ГЭС) для новых аккумуляторов. Этот принцип использует испарение воды для выработки электроэнергии на основе синтетических наноматериалов.

Поскольку такие высоковольтные системы очень просты и удобны в построении, они особенно подходят для датчиков. Пожарная сигнализация, созданная на этой основе, может самостоятельно генерировать несколько десятков микроватт электроэнергии.

Для этого так называемые гидрофильные субстраты, притягивающие молекулы воды, покрываются нанопористым слоем КПТ (термоинтерфейсная паста). Этот слой изготовлен из хлопковых отходов и обработан веществами Triton X и PPy.

Гидрофильные субстраты расположены в цилиндрической трубке с алюминиевыми электродами на обоих концах. Цилиндр наполовину заполнен несколькими миллилитрами воды. Это создает двойной электрический слой на границе между электродом и электролитом.
Система погружена в воду и реагирует на свет
Используемый слой КПТ обладает, помимо прочего, особым свойством поглощать свет. Как только на него попадает инфракрасный свет или видимый свет от огня, температура повышается, и вода испаряется.

Затем капиллярный эффект переносит воду из погруженной в непогруженную часть системы высокого напряжения. Этот процесс приводит в движение поток электронов и генерирует электричество. Это должно обеспечить время реагирования на пожарную тревогу от 5 до 10 секунд.

Под действием инфракрасного света исследователям удалось сгенерировать напряжение 0,42 вольта и ток силой от 16 до 20 микроампер. Пожарная сигнализация стабильно работала в течение 28 дней в изменяющихся условиях окружающей среды без коррозии или потери производительности. Поэтому исследователи видят потенциал для долгосрочного использования данной системы.

Помимо устранения необходимости в батарее, пожарная сигнализация, как утверждается, имеет и другие преимущества. Ложные срабатывания сигнализации, вызванные пылью, насекомыми или испарениями, больше не будут возникать. Датчик получает питание только при обнаружении пожара и стимулирует испарение воды.

«Наша система высокого напряжения может стать устойчивым источником энергии для различных сенсорных систем, таких как системы мониторинга состояния здоровья и окружающей среды, которым требуется бесперебойная работа», — говорится в заявлении руководителя исследования Бёнгиля Хвана. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal.