تولید برق از قطرات باران در چین

به گزارش خبرآنلاین، به نقل از دیجیاتو، محققان دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ یک ژنراتور برق شناور از قطرات باران ساخته‌اند که از آب طبیعی به‌عنوان بخش اصلی ساختار خود استفاده می‌کند. این طراحی، مسیری سبک‌تر، مقرون‌به‌صرفه‌تر و دوستدار محیط‌زیست برای تولید انرژی تجدیدپذیر فراهم می‌آورد. یافته‌های محققان در مجله National Science Review منتشر شده است.

اغلب ژنراتورهای سنتی تولیدکننده برق از قطرات باران، زمانی برق تولید می‌کنند که قطرات به یک فیلم یا نوار دی‌الکتریک برخورد می‌کنند که روی پایه‌ای سخت با الکترود فلزی در زیر آن قرار دارد. هرچند این سامانه‌ها می‌توانند ولتاژهایی در حد صدها ولت تولید کنند، اما وابستگی آنها به مواد جامد و اغلب گران‌قیمت باعث می‌شود سنگین و پرهزینه باشند.

اما این طراحی جدید رویکردی متفاوت در پیش گرفته که در آن دستگاه مستقیماً روی آب شناور می‌ماند. در این ساختار، آب هم‌زمان نقش پایه نگهدارنده و الکترود رسانا را ایفا می‌کند. این ادغام با فرایندهای طبیعت باعث شده که وزن کلی مواد حدود ۸۰ درصد و هزینه ساخت تقریباً ۵۰ درصد کاهش یابد و خروجی الکتریکی مشابه مدل‌های پیشین باقی بماند.

زمانی که قطرات باران روی سطح دی‌الکتریک شناور فرود می‌آیند، ویژگی‌های طبیعی آب، از جمله عدم امکان فشرده‌سازی و کشش سطحی بالا، پایداری مکانیکی لازم را برای جذب ضربه هر قطره و پخش مؤثر آن روی سطح فراهم می‌کنند. در همین حال، یون‌های موجود در آب نقش حامل‌های بار الکتریکی را ایفا کرده و باعث می‌شوند آب بتواند به عنوان یک الکترود قابل‌اعتماد عمل کند. این قابلیت‌ها در کنار هم باعث می‌شوند ژنراتور شناور بتواند ولتاژهایی در حدود ۲۵۰ ولت به‌ازای هر قطره باران تولید کند.

دوام بالا یکی دیگر از نقاط قوت این طراحی است. آزمایش‌ها نشان دادند این دستگاه که ژنراتور برق قطره‌ای شناور خوانده می‌شود، می‌تواند عملکرد خود را در طیف گسترده‌ای از شرایط حفظ کند، از جمله تغییرات دما، غلظت‌های مختلف نمک و حتی قرارگرفتن در معرض آب دریاچه با آلودگی‌های زیستی.

مقیاس‌پذیری یکی از جنبه‌های مهم این ژنراتور جدید است. محققان نشان داده‌اند که دستگاهی با اندازه 0.3 مترمربع می‌تواند به‌طور هم‌زمان 50 ال‌ای‌دی را روشن کند. این سیستم همچنین قادر به شارژ خازن‌هاست تا ولتاژهای کاربردی‌تری برای استفاده از قطعات الکترونیکی کوچک و حسگرهای بی‌سیم ارائه دهد. توسعه این فناوری می‌تواند امکان استفاده از این سیستم را در مناطقی مانند دریاچه‌ها و نواحی ساحلی فراهم کند و منبعی برای دریافت برق تجدیدپذیر باشد.

البته محققان می‌گویند هنوز چالش‌هایی در مسیر مقیاس‌پذیری این فناوری وجود دارد. برای نمونه، اندازه و سرعت قطرات باران در واقعیت متفاوت است که می‌تواند بر عملکرد این دستگاه تأثیر بگذارد. بااین‌حال، نمایش پروتوتایپ قابل‌استفاده، بادوام و مقیاس‌پذیر این سیستم گام مهمی به سمت کاربردهای گسترده از آن است.

۵۸۵۸