ポメロ(ブンタン)の皮を活用した電力発電とセンサー技術 (Waste to wealth: Pomelo peel can be used for electricity generation and sensing devices)

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2025-02-11 イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校

半分に切ったザボンの実

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームは、ポメロ(ブンタン)の厚い白い皮を利用して、電力を生成し、自己電源型の動作センサーを開発することに成功しました。ポメロは東南アジアや東アジアで一般的に栽培される大型の柑橘類で、その皮は全体重量の30~50%を占め、通常は廃棄されるため、食品廃棄物の一因となっています。研究者たちは、ポメロの皮の多孔質でスポンジ状の構造に着目し、これを凍結乾燥して保存した後、機械的エネルギーを電気に変換するトライボエレクトリック・ナノジェネレーター(TENG)を作製しました。このデバイスは、ポメロの皮とポリイミドフィルムを接触させ、外部からの力で生じる接触帯電現象を利用して電力を生成します。バイオメカニカルな動きを監視するセンサーとしての応用も期待されています。

<関連情報>

食品廃棄物の価値化: ポメロの皮のバイオマスから得られる天然多孔質材料を利用して、エネルギー収集と自己発電型センシングのための摩擦電気ナノ発電機を開発する Valorization of Food Waste: Utilizing Natural Porous Materials Derived from Pomelo-Peel Biomass to Develop Triboelectric Nanogenerators for Energy Harvesting and Self-Powered Sensing

Longwen Li,Zhenhui Jin,Chenxin Wang,and Yi-Cheng Wang
ACS Applied Materials & Interfaces  Published: July 10, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/acsami.4c02319

Abstract

ポメロ(ブンタン)の皮を活用した電力発電とセンサー技術 (Waste to wealth: Pomelo peel can be used for electricity generation and sensing devices)

Food waste is an enormous challenge, with implications for the environment, society, and economy. Every year around the world, 1.3 billion tons of food are wasted or lost, and food waste-associated costs are around $2.6 trillion. Waste upcycling has been shown to mitigate these negative impacts. This study’s optimized pomelo-peel biomass-derived porous material-based triboelectric nanogenerator (PP-TENG) had an open circuit voltage of 58 V and a peak power density of 254.8 mW/m2. As porous structures enable such triboelectric devices to respond sensitively to external mechanical stimuli, we tested our optimized PP-TENG’s ability to serve as a self-powered sensor of biomechanical motions. As well as successfully harvesting sufficient mechanical energy to power light-emitting diodes and portable electronics, our PP-TENGs successfully monitored joint motions, neck movements, and gait patterns, suggesting their strong potential for use in healthcare monitoring and physical rehabilitation, among other applications. As such, the present work opens up various new possibilities for transforming a prolific type of food waste into value-added products and thus could enhance long-term sustainability while reducing such waste.

1206農村環境
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