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Multisource energy conversion in plants with soft epicuticular coatings
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2022-05-13 , DOI: 10.1039/d2ee00405d Fabian Meder 1 , Alessio Mondini 1 , Francesco Visentin 1 , Giorgio Zini 2 , Marco Crepaldi 2 , Barbara Mazzolai 1
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2022-05-13 , DOI: 10.1039/d2ee00405d Fabian Meder 1 , Alessio Mondini 1 , Francesco Visentin 1 , Giorgio Zini 2 , Marco Crepaldi 2 , Barbara Mazzolai 1
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Living plants have recently been exploited for unusual tasks such as energy conversion and environmental sensing. Yet, using plants as small-scale autonomous energy sources is often impeded by multicable and -electrode installations on the plants. Moreover, insufficient power outputs for steadily driving even low-power electronics made a realization challenging. Here, we show that plants, by a modification of the leaf epicuticular region can be transformed into cable-free, fully plant-enabled integrated devices for multisource energy conversion. In detail, leaf contact electrification caused by wind-induced inter-leaf tangency is magnified by a transparent elastomeric coating on one of two interacting leaves. This enables converting wind energy into harvestable electricity. Further, the same plant is used as an unmatched Marconi-antenna for multi-band radio frequency (RF) energy conversion. This enables the use of the same plant as a complementary multi-energy system with augmented power output if both sources are used simultaneously. In combination, we observed over 1000% enhanced energy accumulation respective to single source harvesting in the specific application case and common plants like ivy could power a commercial sensing platform wirelessly transmitting environmental data. This shows that living plants have potential to autonomously supply application-oriented electronics while maintaining the positive environmental impact by their intrinsic sustainability and benefits such as O2 production, CO2 fixation, self-repair, and many more.
中文翻译：
具有软表皮涂层的植物中的多源能量转换
最近，活植物被用于不寻常的任务，例如能量转换和环境传感。然而，使用植物作为小型自主能源经常受到植物上多电缆和电极装置的阻碍。此外，即使是低功率电子设备也无法稳定驱动的功率输出不足，这使得实现具有挑战性。在这里，我们展示了通过修改叶表皮区域的植物，可以将植物转化为无电缆、完全支持植物的集成设备，用于多源能量转换。详细地说，由风引起的叶片间切线引起的叶片接触带电被两个相互作用叶片之一上的透明弹性体涂层放大。这可以将风能转化为可收获的电力。更远，同样的植物被用作无与伦比的马可尼天线，用于多频段射频 (RF) 能量转换。如果同时使用两种能源，这使得可以将同一工厂用作具有增强功率输出的互补多能源系统。结合起来，我们观察到在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O 如果同时使用两种能源，这使得可以将同一工厂用作具有增强功率输出的互补多能源系统。结合起来，我们观察到在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O 如果同时使用两种能源，这使得可以将同一工厂用作具有增强功率输出的互补多能源系统。结合起来，我们观察到在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O 我们观察到，在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O 我们观察到，在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O2生产、CO 2固定、自我修复等等。
更新日期：2022-05-13
中文翻译：
具有软表皮涂层的植物中的多源能量转换
最近，活植物被用于不寻常的任务，例如能量转换和环境传感。然而，使用植物作为小型自主能源经常受到植物上多电缆和电极装置的阻碍。此外，即使是低功率电子设备也无法稳定驱动的功率输出不足，这使得实现具有挑战性。在这里，我们展示了通过修改叶表皮区域的植物，可以将植物转化为无电缆、完全支持植物的集成设备，用于多源能量转换。详细地说，由风引起的叶片间切线引起的叶片接触带电被两个相互作用叶片之一上的透明弹性体涂层放大。这可以将风能转化为可收获的电力。更远，同样的植物被用作无与伦比的马可尼天线，用于多频段射频 (RF) 能量转换。如果同时使用两种能源，这使得可以将同一工厂用作具有增强功率输出的互补多能源系统。结合起来，我们观察到在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O 如果同时使用两种能源，这使得可以将同一工厂用作具有增强功率输出的互补多能源系统。结合起来，我们观察到在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O 如果同时使用两种能源，这使得可以将同一工厂用作具有增强功率输出的互补多能源系统。结合起来，我们观察到在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O 我们观察到，在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O 我们观察到，在特定应用案例中，与单一来源收集相关的能量积累增加了 1000% 以上，并且像常春藤这样的常见植物可以为商业传感平台提供无线传输环境数据的动力。这表明，活植物具有自主供应面向应用的电子产品的潜力，同时通过其内在的可持续性和益处（如 O2生产、CO 2固定、自我修复等等。
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