توسط : دانشمندان موفق شده‌اند تنها با استفاده از آب و فشار مکانیکی، برق تولید کنند! روشی نوین و سازگار با محیط زیست که بدون نیاز به هیچ‌گونه ماده شیمیایی یا فلز کمیاب، می‌تواند مسیر توسعه فناوری‌های سبز را دگرگون کند.
به گزارش interestingengineering، در این فناوری ترکیب ساده‌ای از آب و سیلیکون، به منبعی پاک، تکرارپذیر و ارزان‌قیمت از انرژی تبدیل شده است. این فناوری قادر است تنها از حرکت آب در منافذ بسیار ریز سیلیکون، جریان برق تولید کند.
این فناوری بر پایه پدیده‌ای به نام «تریبوالکتریک» استوار است؛ یعنی تولید برق از طریق اصطکاک. در این فناوری، آب تحت فشار وارد منافذ نانومتری سیلیکون شده و سپس بیرون رانده می‌شود. این رفت‌و‌برگشت مداوم آب، بارهای مثبت و منفی را در مرز تماس آب و دیواره سیلیکونی از هم جدا می‌کند و جریان برق ایجاد می‌شود. «پاتریک هوبر»، سرپرست تیم تحقیق، توضیح می‌دهد:
«حتی آب خالص نیز وقتی در منافذی با اندازه چند نانومتر قرار گیرد، می‌تواند مانند یک جزء فعال برای تولید انرژی عمل کند.» به گفته او، این یافته نشان می‌دهد موادی به‌ظاهر ساده همچون آب، در محیط‌های محدود، می‌توانند رفتاری کاملاً متفاوت و کاربردی از خود نشان دهند.
تولید برق از حرکت آب
پژوهشگران سیستمی با نام «ژنراتور نانویی تریبوالکتریک نفوذ–استخراج» (IE-TENG) طراحی کرده‌اند. در این سیستم، آب با فشار مکانیکی وارد هزاران منفذ نانومتری سیلیکون می‌شود و سپس با همان فشار از آن خارج می‌گردد. درنتیجه، بارهای الکتریکی میان سطح سیلیکون و مولکول‌های آب جدا شده و جریان الکتریکی قابل‌اندازه‌گیری تولید می‌شود. بازده تبدیل انرژی در نمونه اولیه این ژنراتور به ۹ درصد رسیده است؛ رقمی چشمگیر برای فناوری‌های مبتنی بر تماس جامد و مایع که معمولاً بازدهی پایین‌تری دارند.
یکی از ویژگی‌های برجسته این فناوری، سادگی و در دسترس بودن مواد مورد استفاده است. برای ساخت آن تنها از سیلیکون — دومین عنصر فراوان در پوسته زمین — و آب — رایج‌ترین مایع روی سیاره — استفاده شده و نیازی به فلزات کمیاب و مخربی مثل لیتیوم، کبالت یا عناصر خاکی کمیاب وجود ندارد.
به گفته «مانوئل برینکر»، از اعضای تیم تحقیقاتی، «موفقیت این پروژه در ساخت دقیق ساختارهای سیلیکونی نهفته است که هم رسانا هستند و هم دارای منافذ نانومتری آب‌گریز. این ویژگی‌ها باعث کنترل بهتر جریان آب و پایداری بالاتر انرژی تولیدی شده‌اند.»
پژوهشگران کاربردهای متنوعی برای این فناوری پیش‌بینی کرده‌اند؛ از تولید انرژی در سامانه‌هایی که به‌طور مداوم تحت فشار مکانیکی‌اند، مانند کمک‌فنر خودروها، لاستیک هواپیما یا کفش‌های ورزشی، گرفته تا تأمین انرژی حسگرها، پوشیدنی‌های پزشکی، لباس‌های هوشمند و ربات‌های لمسی (هپتیک). چنین دستگاه‌هایی می‌توانند بدون نیاز به باتری خارجی، انرژی مورد نیاز خود را تولید کنند.
تماشا کنید: پنل خورشیدی چگونه برق تولید می‌کند؟
