تبدیل قطرات باران به برق؛ نوآوری دانشمندان چینی برای آینده انرژی پاک

به گزارش وبسایت مجله خبری نو، دانشمندان چینی با معرفی فناوری جدیدی گامی مهم در تولید انرژی پاک برداشته‌اند. محققان دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ (NUAA) موفق به ساخت ژنراتور هیدروولتائیک شناور شده‌اند که می‌تواند انرژی حاصل از برخورد قطرات باران را به برق تبدیل کند.

این فناوری که با عنوان ژنراتور برق قطره‌ای یکپارچه با آب (W-DEG) شناخته می‌شود، از انرژی باران در حال سقوط برای تامین برق وسایل کوچک و حسگرهای محیطی استفاده می‌کند. بدون نیاز به زمین، فلزات سنگین یا زیرساخت‌های پرهزینه.

در این فناوری، خود آب نقش دوگانه‌ای ایفا می‌کند: به‌عنوان زیرلایه ساختاری و هم‌زمان الکترود رسانا. به گفته‌ی وانلین گوئو، استاد مکانیک، این فناوری یک راهکار تازه برای تولید برق از باران ارائه کرده است که سبک، ارزان و قابل گسترش است.

برخلاف نسخه‌های سنتی که نیازمند سازه‌های سفت و سنگین بودند، W-DEG روی سطح آب شناور می‌شود و می‌تواند بدون اشغال زمین و با کمترین هزینه انرژی تولید کند.

در این ژنراتور، هنگامی‌که قطره‌ای به سطح دستگاه برخورد می‌کند، فشار مکانیکی ناشی از تراکم‌ناپذیری آب و کشش سطحی بالا باعث ایجاد و توزیع بار الکتریکی در سطح می‌شود. نتیجه؟ تولید ولتاژی در حدود ۲۵۰ ولت در هر قطره باران، مقداری که با ژنراتورهای زمینی فلزی رقابت می‌کند.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های W-DEG، کاهش چشمگیر وزن و هزینه تولید است. براساس گزارش تیم تحقیقاتی، این طراحی جدید وزن مواد مورد نیاز را حدود ۸۰ درصد کاهش داده و هزینه ساخت را تقریبا نصف کرده است.

این ژنراتور علاوه بر صرفه‌جویی اقتصادی، دوام بالایی هم دارد. آزمایش‌های انجام‌شده نشان داد که دستگاه حتی در شرایط سخت (از دماهای بالا گرفته تا آب شور یا آلوده) به‌طور پایدار کار می‌کند.

محققان برای حل مشکل تجمع آب روی سطح، سوراخ‌های تخلیه میکروسکوپی طراحی کردند که اجازه می‌دهند آب به سمت پایین تخلیه شود اما از برگشت به بالا جلوگیری شود. این ویژگی باعث می‌شود حتی در باران‌های شدید نیز عملکرد ژنراتور پایدار باقی بماند.

تیم تحقیقاتی NUAA از یک نمونه اولیه با اندازه ۰.۳ متر مربع (حدود ۳.۲ فوت مربع) بزرگ‌ترین نمونه فعال در نوع خود رونمایی کرده است. این دستگاه توانست به‌طور هم‌زمان ۵۰ دیود نوری (LED) را روشن کند و همچنین قادر بود خازن‌ها را ظرف چند دقیقه شارژ کند.

این قابلیت نشان می‌دهد که W-DEG می‌تواند در آینده برای تأمین برق حسگرهای زیست‌محیطی، سیستم‌های پایش کیفیت آب، و شبکه‌های برق محلی مستقل مورد استفاده قرار گیرد.

پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که این فناوری به‌زودی در محیط‌های آبی مانند دریاچه‌ها، مخازن و سواحل نصب شود تا بدون استفاده از زمین، انرژی تجدیدپذیر تولید کند.

منبع: وبسایت تجارت نیوز