توسط : پژوهشگران دستگاهی نوآورانه طراحی کردهاند که قادر است از بارش برف برق تولید کند. این دستگاه که «Snow-TENG» یا «نانوژنراتور تریبوالکتریک مبتنی بر برف» نامیده شده، بهصورت نظری کمهزینه، کوچک و نازک و انعطافپذیر، شبیه یک ورق پلاستیک است.
این دستگاه میتواند راهکاری برای افزایش تولید برق در کنار پنلهای خورشیدی در زمستان باشد، زمانی که پنلها با برف پوشیده شدهاند. بااینحال، Snow-TENG درحالحاضر بیشتر بهعنوان یک حسگر برای شناسایی بارش دانههای برف عمل میکند تا تولید جریانهای قابل توجه. برای درک بهتر میزان تولید، این دستگاه قادر است بهطور لحظهای چگالی توان ۰.۲ میلیوات بر مترمربع، ولتاژ مدار باز تا ۸ ولت و چگالی جریان ۴۰ میکروآمپر بر مترمربع تولید کند.
نتایج این پژوهش در مجله Nano Energy منتشر شده است.
به گفته محققان، برف دارای بار مثبت است و الکترون از دست میدهد، درحالیکه سیلیکون — مادهای شبهلاستیکی ساختهشده از اتمهای سیلیکون و اکسیژن همراه با کربن، هیدروژن و سایر عناصر — بار منفی دارد. هنگامی که برف درحال سقوط با سطح سیلیکون تماس پیدا میکند، بار الکتریکی ایجاد میشود که دستگاه آن را جمعآوری کرده و برق تولید میکند.
درواقع الکتریسیته ساکن زمانی رخ میدهد که یک ماده الکترونها را جذب کند و ماده دیگر آنها را از دست بدهد؛ در این فرایند بارهای الکتریکی جدا شده و در واقع از هیچ، برق تولید میشود. پس از آزمایشهای متعدد، پژوهشگران دریافتند که سیلیکون نسبت به بسیاری از مواد دیگر بار بیشتری تولید میکند.
بهصورت آماری، حدود ۳۰ درصد از سطح زمین هر زمستان با برف پوشیده میشود و در این مدت، پنلهای خورشیدی اغلب غیرفعال هستند. انباشت زیاد برف میزان نور خورشید دریافتی توسط پنلها را بهطور قابل توجهی کاهش میدهد و این باعث محدود شدن توان خروجی آنها و کاهش کاراییشان میشود. محققان میگوید: «این دستگاه جدید میتواند مستقیماً در پنلهای خورشیدی ادغام شود تا هنگام بارش برف، منبع تأمین برق مداوم را فراهم کند.»
برای طراحی این دستگاه، تیم پژوهشی از چاپ سهبعدی استفاده کرد و یک لایه سیلیکون همراه با الکترود برای جمعآوری بار الکتریکی در نظر گرفت. به گفته محققان: «با توجه به سهولت ساخت و در دسترس بودن سیلیکون، یکی از مزایای مهم این دستگاه، هزینه تولید پایین آن است.»
پژوهشگران میگویند این دستگاه میتواند برای پایش ورزشهای زمستانی مانند اسکی استفاده شود تا عملکرد ورزشکار هنگام دویدن، راه رفتن یا پرش دقیقتر ارزیابی شود و بهبود یابد. همچنین این دستگاه توانایی شناسایی الگوهای حرکتی اصلی در اسکی صحرانوردی را دارد، که ساعتهای هوشمند قادر به تشخیص آنها نیستند.
