طريقة جديدة للحصول على الطاقة النظيفة المتجددة

منوعات

الهواء الرطب سبيل جديد للحصول على الطاقة النظيفة

27 أيار 2023 15:48

اكتشف المهندسون شيئاً رائعاً، يمكن استخدام أي مادة تقريباً لإنشاء جهاز يحصد الطاقة باستمرار من الهواء الرطب، إنه ليس تطوراً جاهزاً للتطبيق العملي بعد، لكنه، كما يقول المهندسون، يتجاوز بعض القيود المفروضة على الآلات الأخرى.

تأثير جين الهواء العام

فكل المواد التي تحتاجها يجب أن تكون مثقوبة بمسام نانوية قطرها أقل من 100 نانومتر، وهذا يمثل حوالي جزء من الألف من عرض شعرة الإنسان، لذلك فإن القول أسهل من الفعل ولكنه أبسط بكثير مما كان متوقعاً.

يمكن لمثل هذه المواد أن تجمع الكهرباء الناتجة عن قطرات الماء المجهرية في الهواء الرطب، وفقاً لفريق بقيادة المهندس جياومينغ ليو من جامعة ماساتشوستس، وأطلقوا على اكتشافهم "تأثير جين الهواء العام".


توليد الكهرباء من الهواء الرطب

يقول المهندس جون ياو من جامعة ماساتشوستس: "يحتوي الهواء على كمية هائلة من الكهرباء، فكر في الغيوم، التي ليست أكثر من كتلة من قطرات الماء، تحتوي كل واحدة من هذه القطرات على شحنة، وعندما تكون الظروف مناسبة، يمكن للسحابة إنتاج البرق والصواعق، لكننا لا نعرف كيفية التقاط الكهرباء بشكل موثوق من البرق، وما فعلناه هو إنشاء سحابة صغيرة الحجم من صنع الإنسان تنتج الكهرباء لنا بشكل متوقع ومستمر حتى نتمكن من جمعها".

وتابع: "إذا كان المولد الهوائي يبدو مألوفاً، فذلك لأن الفريق طور سابقاً آلة لحصاد الطاقة الهوائية، ومع ذلك، اعتمدت الأجهزة السابقة على أسلاك نانوية بروتينية نمت بواسطة نوع من البكتيريا، ولكن، كما اتضح، البكتيريا ليست ضرورية".

وأضاف: "ما أدركناه بعد اكتشاف المولد الهوائي هو أن القدرة على توليد الكهرباء من الهواء، وهو ما أطلقنا عليه فيما بعد تأثير الهواء، تبين أنه عام، حرفياً يمكن لأي نوع من المواد أن يحصد الكهرباء من الهواء، مثل ما دام لها خاصية معينة".

هذه الخاصية هي المسام النانوية، وحجمها يعتمد على المسار المتوسط الحر لجزيئات الماء في الهواء الرطب، وهذه هي المسافة التي يمكن أن يقطعها جزيء الماء في الهواء قبل أن يصطدم بجزيء ماء آخر.

جهاز جين الهواء العام

يتكون جهاز جين الهواء العام من غشاء رقيق من مادة معينة، مثل السليلوز أو بروتين الحرير أو أكسيد الغرافين، ويمكن لجزيئات الماء الموجودة في الهواء أن تدخل بسهولة إلى المسام النانوية وتنتقل من أعلى الشريط إلى أسفله، لكنها تصطدم بجوانب المسام أثناء انتقالها.


عمليات الانتقال هذه تنقل شحنة إلى المادة، مما ينتج عنه تراكم، ولأن المزيد من جزيئات الماء تصطدم بأعلى الشريط، يحدث خلل في الشحن بين الجانبين.

وينتج عن هذا تأثير مشابه لما نراه في السحب المنتجة للبرق، حيث يؤدي ارتفاع الهواء إلى حدوث المزيد من الاصطدامات بين قطرات الماء في الجزء العلوي من السحابة، مما يؤدي إلى زيادة الشحنة الموجبة في السحب الأعلى وزيادة الشحنة السالبة في السحب المنخفضة، وفي هذه الحالة، يمكن إعادة توجيه الشحنة لتشغيل الأجهزة الصغيرة أو تخزينها في بطارية.

المصدر: جامعة ماساتشوستس