گجت نیوز: دانشمندان آمریکایی مدعی شده اند که تقریباً از هر ماده ای می توان برای ساخت دستگاهی استفاده کرد که رطوبت موجود در هوا را به طور مداوم به برق تبدیل می کند. در حال حاضر، این روش برای استفاده عملی آماده نیست، اما به گفته سازندگان، ایده تولید برق از هوا با این دستگاه فراتر از برخی تحقیقات قبلی خواهد بود.
تنها راه حل مورد نیاز برای اجرای این ایده استفاده از نانوحفره هایی با قطر کمتر از 100 نانومتر در این مواد است. دستگاهی که این ویژگی را داشته باشد به اندازه یک ناخن و ضخامت یک تار مو خواهد بود. چنین وسیله ای می تواند از رطوبت موجود در هوا برق تولید کند.
مولد هوا، روشی جدید برای تولید برق از هوا
به گفته تیمی به سرپرستی مهندس آمهرست دانشگاه ماساچوست، شیائومنگ لیو، این مواد می توانند الکتریسیته تولید شده توسط قطرات آب میکروسکوپی در هوای مرطوب را برداشت کنند. آنها کشف خود را “اثر ژنریک هوا” نامیدند.
برخلاف انرژی خورشیدی و باد، رطوبت هوا منبع دائمی انرژی است که به طور مداوم در دسترس است. محققان نیز از این موضوع آگاه بودند، اما به دلیل مشکلات فنی، قبل از این کشف تا حدودی غیر قابل استفاده بود.
اما پی ام آپلودجه به دورانی که غیرممکن‌ها بی‌معنی است و فناوری هر روز بشر را با شگفتی‌های جدیدی مواجه می‌کند، با این روش ابداعی می‌توان به طور مداوم از هوا از طریق مواد مختلف به برق رسید.
مهندس جون یائو از دانشگاه ماساچوست در آمهرست می گوید:
هوا حاوی مقدار زیادی برق است. ابری را در نظر بگیرید که چیزی بیش از توده ای از قطرات آب نیست. هر یک از این قطرات حاوی یک بار است و زمانی که شرایط مناسب باشد، ابر می تواند رعد و برق تولید کند. اما ما نمی دانیم چگونه برق را به طور قابل اعتماد جذب کنیم. کاری که ما باید انجام می‌دادیم این بود که یک ابر مصنوعی در مقیاس کوچک ایجاد کنیم که به‌طور پیش‌بینی‌شده و پیوسته برق تولید کند تا بتوانیم برداشت کنیم.
این ایده برای برخی آشنا به نظر می رسد، زیرا این تیم قبلاً دستگاهی برای برداشت انرژی از هوا ساخته بود. با این حال، دستگاه قبلی او متکی بر نانوسیم های پروتئینی بود که توسط یک باکتری به نام Geobacter sulphurreducens رشد می کرد. مشکل ایده قبلی این بود که وجود باکتری برای تبدیل هوا به برق ضروری نیست و هر نوع ماده ای می تواند برق را از هوا بگیرد.
این دستاورد بزرگ چگونه اجرا می شود؟
تولید الکتریسیته از هوا توسط ویژگی های نانوحفره ها تولید می شود و اندازه آنها بر اساس حرکت آزاد مولکول های آب در هوای مرطوب است. این را می توان به عنوان فاصله ای در نظر گرفت که یک مولکول آب می تواند در هوا قبل از برخورد با مولکول آب دیگر طی کند.
این دستگاه از لایه نازکی از موادی مانند سلولز، پروتئین ابریشم یا اکسید گرافن ساخته شده است. مولکول های آب موجود در هوا به راحتی می توانند وارد نانوحفره ها شده و به سمت بالا و پایین حرکت کنند، اما در حین حرکت به کناره های منافذ می روند.
این مولکول ها بار را به ماده منتقل می کنند و تجمع ایجاد می کنند. از آنجایی که مولکول های آب بیشتری به بالای دستگاه می روند، عدم تعادل شارژ بین دو طرف رخ می دهد. این اثری مشابه آنچه در ابرهای تولید کننده رعد و برق می بینیم ایجاد می کند (بالا رفتن هوا باعث برخورد بیشتر بین قطرات آب در بالای ابر می شود و در نتیجه بار مثبت در ابرهای بالاتر و بار منفی اضافی در ابرهای پایین تر ایجاد می شود. ) .
شیائومینگ لیو می گوید: «این بسیار هیجان انگیز است. ما دریچه وسیعی را برای تولید برق پاک از صفر باز می کنیم.»
هنگامی که مولکول های آب از لبه بالایی دستگاه به لبه پایینی عبور می کنند، به دلیل برخورد با لبه سوراخ ها، بار تولید می کنند. در نتیجه رعد و برق هایی در ابعاد بسیار کوچک و کنترل شده وجود دارند که برق تولید می کنند. انرژی تولید شده را می توان به دستگاه های کوچک هدایت کرد یا در نوعی باتری ذخیره کرد.
آیا این دستگاه آماده تولید برق است؟
در حال حاضر ساخت این دستگاه هنوز در مراحل اولیه است. دستگاه سلولزی که تیم آزمایش کرد دارای ولتاژ خروجی 260 میلی ولت در محیط بود، در حالی که یک تلفن همراه به ولتاژ خروجی حدود 5 ولت نیاز دارد. اندازه بسیار کوچک نمونه اولیه این دستگاه به این معنی است که تنها قادر به تولید انرژی لازم برای یک نقطه نورانی در یک صفحه نمایش بزرگ است.
اما نازک بودن لایه ها به این معنی است که می توان آنها را روی هم قرار داد تا دستگاه های مولد هوا بزرگتر و کاربردی تر بسازند.
محققان می گویند که این واقعیت که دستگاه های بادی می توانند از مواد مختلفی ساخته شوند به این معنی است که می توانند با هر محیطی که قرار است در آن استفاده شوند، سازگار شوند.
یائو می گوید: «این ایده ساده است، اما در عین حال قبلاً مورد بررسی قرار نگرفته است، و مسیر به ثمر رسیدن می تواند بسیار چالش برانگیز باشد. گام بعدی در پیشبرد این پروژه، آزمایش دستگاه ها در محیط های مختلف و همچنین تلاش برای افزایش مقیاس آنها است.
از آنجایی که رطوبت همیشه وجود دارد، دستگاه 24 ساعته کار می کند و باران همیشه در مناطق مختلف می بارد، توسعه این ایده می تواند راهی دائمی و غیرقابل توقف برای تولید برق ایجاد کند. این روش جدید تولید برق یکی از مشکلات بزرگ فناوری هایی مانند باد یا خورشیدی را که فقط در شرایط خاصی کار می کنند را حل می کند.
چنین دستگاهی قادر خواهد بود تا توانی را در سطح کیلووات برای مصارف عمومی برق تامین کند. آینده ای را تصور کنید که در آن برق پاک در هر کجا که هستید در دسترس باشد. توسعه دستگاه مولد هوا به این معنی است که این آینده می تواند به واقعیت تبدیل شود.
پ