تولید برق با قطرات باران با تلاش محققان هندی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، سه روش مهم برای تولید برق یعنی سوخت‌های فسیلی (زغال سنگ، گاز طبیعی و نفت)، انرژی هسته‌ای و منابع انرژی تجدیدپذیر وجود دارد. بیشتر برق با توربین‌های بخار با استفاده از سوخت‌های فسیلی، هسته‌ای، زیست‌توده، زمین گرمایی و انرژی حرارتی خورشیدی تولید می‌شود. سایر فناوری‌های اصلی تولید برق شامل توربین‌های گازی، توربین‌های آبی، توربین‌های بادی و سلول‌های فتوولتائیک خورشیدی است.

اثر تریبوالکتریک چیست؟ اثر تریبوالکتریک یک پدیده شناخته شده است و نوعی روش تولید الکتریسیته تماسی است که در آن دسته‌ای از مواد پس از تماس با مواد مختلف دیگر دارای بار الکتریکی می‌شوند.

در این حالت، هنگامی که دو سطح در معرض اصطکاک قرار می‌گیرند، بار الکتریکی ایجاد می‌شود. بهترین نمونه‌ای که از این نوع می‌بینیم جرقه‌های درخشان هنگام حرکت پتو یا کاپشن است. این روش اخیراً به طور گسترده‌ای به عنوان یک جایگزین عملی برای برداشت انرژی مورد بررسی قرار گرفته است.

محققان موسسه تحقیقاتی نانو مقیاس (NRF)، از موسسه فناوری هند (IIT)، به دنبال تولید انرژی الکتریکی از ارتعاشات مکانیکی با استفاده از اثر تریبوالکتریک هستند. آن‌ها دستگاهی به نام “نانوژنراتور تریبوالکتریکی سطح تماس جامد/مایع” ساخته‌اند.

این دستگاه می‌تواند از قطره آب که بر سطح دستگاه حرکت می‌کند​​، الکتریسیته تولید کند. این دستگاه از قطرات باران، جریان آب و حتی امواج اقیانوس برای تولید برق با استفاده از اثر تریبوالکتریک و القای الکتریکی استفاده می‌کند. در مقایسه با روش‌های معمولی، مانند استفاده از اثر پیزوالکتریک، این دستگاه می‌تواند به طور قابل توجهی برق بیشتری تولید کند.

این دستگاه دارای ساختار بسیار ساده‌ای است که از پلیمر‌های نانوکامپوزیتی مخصوص و الکترود‌های تماسی تشکیل شده است و می‌تواند چند میلی‌وات برق تولید کند که برای تغذیه دستگاه‌های الکترونیکی کوچک مانند ساعت، دماسنج دیجیتال، فرستنده فرکانس رادیویی، حسگر‌های مراقبت‌های بهداشتی و قدم شمار کافی است.

محققان با موفقیت نانوساختار‌ها را در یک ماتریس پلیمری قرار دادند که در نتیجه ناهمواری، قطبیت‌پذیری و آبگریزی سطح فیلم را در میان سایر ویژگی‌ها افزایش داد. قطرات باران فقط باید به سمت پایین بلغزد تا برق تولید کند. سطح زبر مصنوعی ایجاد شده باعث ایجاد بار بیشتر می‌شود و خواص فوق آبگریز سطح جامد به چرخاندن قطره آب بدون چسبیدن به سطح، کمک می‌کند.

محققان IIT دهلی دستگاهی برای تولید برق از قطرات باران و امواج اقیانوس توسعه دادند. این تیم تحقیقاتی همچنین مکانیسم اصلی الکتریسیته تولید شده را هنگام برخورد قطرات آب با سطح جامد مورد بررسی قرار داد و نشان داده شد که قطرات آب شور برق بیشتری تولید می‌کند.

محققان همچنین نشان دادند که این دستگاه حتی می‌تواند با امواج اقیانوس کار کند، جایی که آب شور است و از طریق تماس امواج اقیانوس با سطح لایه پلیمری نانوکامپوزیت، الکتریسیته تولید می‌شود.

توسعه این دستگاه می‌تواند نحوه تولید برق در آینده را تغییر دهد و به ما در ذخیره منابع تجدید ناپذیر کمک کند. از این فناوری می‌توان در راهرو‌های پر رفت و آمد، ورزشگاه‌های بزرگ و مراکز خرید استفاده کرد، جایی که می‌توان مقدار زیادی انرژی تولید کرد.