Исследователи из Университета Чунг-Анг в Южной Корее совместно с научными группами из США и Тайваня представили необычный способ получения электроэнергии, основанный на идеях Николы Теслы. В центре разработки — переосмысленная концепция знаменитой турбины Теслы, адаптированная для бесконтактной трибоэлектрической генерации.

В чём суть технологии

Классическая турбина Теслы, созданная в начале XX века, принципиально отличалась от традиционных турбин: вместо лопаток она использовала пакет гладких дисков, вращаемых потоком рабочей среды за счёт вязкостных эффектов. Современные учёные применили этот подход в неожиданном контексте — для извлечения электрической энергии.

Разработанная установка представляет собой ротор с набором металлических дисков, через которые под высоким давлением пропускается сжатый воздух. При этом:

• механический контакт между потоком и поверхностью дисков отсутствует;

• электрические заряды формируются на границе раздела воздуха и металла;

• генерация энергии происходит за счёт электростатических эффектов, а не прямого трения.

Фактически система работает как контактно-независимый трибоэлектрический генератор, использующий движение микрочастиц, присутствующих в воздушном потоке.

Почему это важно: выход за пределы классических наногенераторов

Традиционные трибоэлектрические наногенераторы эффективно работают лишь при низких скоростях потоков воздуха или жидкостей. Их применение ограничено малой мощностью и нестабильной выходной характеристикой.

Авторы новой работы решили проверить, как поведёт себя трибоэлектрический эффект при воздействии высокоскоростного и высоконапорного воздушного потока. Эксперимент показал, что:

• взвешенные в воздухе частицы пыли и аэрозолей могут переносить электрический заряд;

• при их движении между вращающимися дисками возникает устойчивое электростатическое напряжение;

• процесс не требует физического износа элементов, что повышает ресурс системы.

Таким образом, была получена принципиально новая схема генерации, сочетающая идеи Теслы и современные представления о трибоэлектричестве.

Результаты экспериментов

В ходе лабораторных испытаний прототип продемонстрировал характеристики, нетипичные для подобных установок:

• скорость вращения ротора — около 8470 оборотов в минуту;

• выходное напряжение — до 800 вольт;

• сила тока — до 2,5 ампера;

• рабочая частота — порядка 325 герц.

Такие параметры указывают на возможность масштабирования технологии и её применения за пределами экспериментальных стендов.

Дополнительные функции и практическое применение

Помимо прямой генерации электроэнергии, установка продемонстрировала ряд побочных, но потенциально полезных эффектов:

• питание электронных устройств без внешних источников энергии;

• ускорение конденсации влаги из воздуха;

• удаление взвешенных частиц и пыли за счёт электростатического осаждения;

• генерация отрицательных ионов, способствующих очистке и ионизации воздуха.

Исследователи предполагают, что такие генераторы могут быть востребованы в промышленных системах, где уже используются большие объёмы сжатого воздуха — например, на производственных линиях или в вентиляционных контурах.

В числе более смелых идей — установка подобных генераторов на колёсные диски транспорта для автономного питания бортовой электроники или датчиков, без необходимости подключения к основной энергосети.

Наследие Теслы в новом контексте

Работа наглядно показывает, что инженерные идеи Николы Теслы остаются актуальными спустя более чем столетие. Использование его концепций в сочетании с современными материалами и физическими моделями открывает новые направления в энергетике, особенно в области безконтактных и низкоизносных источников электроэнергии.