نانوژنراتوری برای تولید برق از امواج دریایی تولید شد

به گزارش گروه انشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان در حال ثبت پتنتی هستند که در آن فناوری ساخت نانوژنراتور استوانه‌ای تریبولکتریک چند فرکانسی تشریح شده است. این نانوژنراتور امواج اقیانوسی را به برق تبدیل می‌کند.

سونامی‌ها، طوفان‌ها و آب و هوای دریایی با استفاده از حسگر‌ها و سایر دستگاه‌های موجود در سکو‌های موجود در اقیانوس مورد بررسی قرار می‌گیرند تا به امنیت جوامع ساحلی کمک کنند. زمانی که باتری‌های موجود در این سیستم‌ها کار کنند، این ادوات کار خود را به خوبی انجام می‌دهند. اما بدون برق، حسگر‌های اقیانوسی نمی‌توانند جمع‌آوری داده‌های بحرانی و پایش آب و هوا را به خوبی انجام دهند، که منجر به نگرانی‌های ایمنی برای جوامع ساحلی می‌شود که به اطلاعات دقیق آب و هوایی دریایی متکی هستند. تعویض باتری در دریا نیز گران است.

محققان آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام (PNNL) در تلاش‌اند تا این امر را با توسعه یک نانوژنراتور جدید استوانه‌ای تریبولکتریک (TENG) به واقعیت تبدیل کنند، یک نیروگاه کوچک که انرژی موج را به برق در دریا تبدیل می‌کند. از نسخه‌های بزرگتر این ژنراتور می‌توان برای برقراری سیستم‌های پایش و ارتباطات اقیانوسی، از جمله تله‌متری صوتی و ماهواره‌ای استفاده کرد.

دانیل دنگ و همکارانش برای پیشبرد نانوژنراتور استوانه‌ای تریبولکتریک برای استفاده در اقیانوس، رویکرد جدیدی ارائه کردند. نانوژنراتور استوانه‌ای تریبولکتریک چند فرکانسی (FMC-TENG) آن‌ها در حال طی مراحل ثبت اختراع است. تاکنون، نمونه اولیه نانوژنراتور استوانه‌ای تریبوالکتریک چند فرکانسی توانسته است برق کافی را برای فرستنده آکوستیک تولید کند، نوعی حسگر که اغلب در سیستم‌های پایش اقیانوسی وجود دارد که می‌تواند برای ارتباطات استفاده شود. این دستگاه تقریباً به همان میزان برقی نیاز دارد که یک لامپ LED استفاده می‌کند.

دنگ گفت: «ما در حال توسعه نانوژنراتور استوانه‌ای تریبوالکتریک چند فرکانسی برای برقراری همه چیز از سیستم‌های پایش اقیانوس با حسگر‌های متعدد گرفته تا ارتباطات ماهواره‌ای هستیم که همه از قدرت اقیانوس استفاده می‌کنند.»

اگر تا به حال از الکتریسیته ساکن شوکه شده‌اید، پس شخصاً اثر تریبو الکتریک را تجربه کرده‌اید. این همان چیزی است که محققان در نانوژنراتور استوانه‌ای تریبوالکتریک چند فرکانسی برای تولید برق استفاده می‌کنند. این دستگاه استوانه‌ای از دو سیلندر تو در تو ساخته شده است که سیلندر داخلی آزادانه می‌چرخد. بین دو سیلندر نوار‌های خزمانند مصنوعی، الکترود‌های آلومینیومی و ماده مشابه با تفلون به نام اتیلن فلوئور شده پروپیلن (FEP) قرار دارد. همانطور که این نانوژنراتور در امتداد سطح موج اقیانوس می‌چرخد، خز مصنوعی و الکترود‌های آلومینیومی روی یک سیلندر در برابر مواد FEP روی سیلندر دیگر مالش می‌یابد و برق استاتیک ایجاد می‌کند که می‌تواند به برق تبدیل شود.

هرچه نانوژنراتور استوانه‌ای بیشتر حرکت کند، انرژی بیشتری تولید می‌کند. به همین دلیل امواج سریع و مکرر می‌توانند انرژی بیشتری نسبت به امواج کندتر و یکنواخت‌تر اقیانوس ایجاد کنند.

در حال حاضر، نمونه اولیه نانوژنراتور استوانه‌ای تریبوالکتریک چند فرکانسی می‌تواند قدرت کافی برای تامین انرژی قطعات الکترونیکی کوچک مانند حسگر‌های دما و فرستنده‌های صوتی تولید کند. از آنجا که این تیم به دنبال طراحی برای استفاده تجاری است، انتظار می‌رود نانوژنراتور استوانه‌ای تریبوالکتریک چند فرکانسی قدرت کافی برای تامین نیاز یک سکوی کامل نظارت بر اقیانوس از جمله حسگر‌های متعدد و ارتباطات ماهواره‌ای را تولید کند.

نتایج این مطالعه در مجله Nano Energy منتشر شده است.