وجد العلماء طريقة للحصول على طاقة نظيفة من الهواء

لقد أظهر المهندسون شيئًا مذهلاً. يمكن استخدام أي مادة تقريبًا لإنشاء جهاز يحصد الطاقة باستمرار من الهواء الرطب.

هذا التطوير ليس جاهزًا بعد للاستخدام العملي ، ولكن وفقًا لمؤلفيه ، فإنه يتغلب على بعض القيود المفروضة على حصادات الطاقة الأخرى. كل ما هو مطلوب من المادة هو مسام نانوية بقطر أقل من 100 نانومتر. إنه يمثل حوالي جزء من الألف من عرض شعرة الإنسان ، لذلك القول أسهل من الفعل ، ولكنه أسهل بكثير مما كان متوقعًا. يمكن لمثل هذه المادة أن تحصد الكهرباء المولدة من قطرات الماء المجهرية في الهواء الرطب ، كما يقول فريق بقيادة المهندس Xiaomeng Liu من جامعة ماساتشوستس أمهيرست. أطلقوا على اكتشافهم "تأثير جين الهواء العام".

يقول المهندس جون ياو من جامعة ماساتشوستس أمهيرست: "يحتوي الهواء على كمية هائلة من الكهرباء". "تخيل سحابة ليست سوى كتلة من قطرات الماء. تحتوي كل قطرة من هذه القطرات على شحنة ، وفي ظل الظروف المناسبة ، يمكن أن تنتج السحابة البرق - لكننا لا نعرف كيفية التقاط الكهرباء من البرق بشكل موثوق. ما فعلناه هو إنشاء سحابة صغيرة من صنع الإنسان تنتج الكهرباء لنا بشكل متوقع ومستمر حتى نتمكن من حصادها ".

إذا كان الجو العام يبدو مألوفًا ، فذلك لأن الفريق قد طور سابقًا آلة حصاد للطاقة الهوائية. ومع ذلك ، كان أجهزتهم السابقة تعتمد على أسلاك نانوية بروتينية نمت بواسطة بكتيريا تسمى Geobacter sulfurreducens. لكن ، كما اتضح ، البكتيريا ليست ضرورية.

"بعد اكتشاف Geobacter ، أدركنا أن القدرة على توليد الكهرباء من الهواء - وهو ما أطلقنا عليه فيما بعد" تأثير الجين الجوي "- اتضح أنه عالمي: حرفيًا ، يمكن لأي مادة أن تحصد الكهرباء من الهواء إذا كان لديها يشرح ياو. هذه الخاصية هي المسامات النانوية ، ويعتمد حجمها على متوسط ​​المسار الحر لجزيئات الماء في الهواء الرطب. هذه هي المسافة التي يمكن أن يقطعها جزيء الماء في الهواء قبل أن يصطدم بجزيء ماء آخر.

يتكون جهاز Air-gen من غشاء رقيق من مادة مثل السليلوز أو بروتين الحرير أو أكسيد الجرافين. يمكن لجزيئات الماء الموجودة في الهواء اختراق المسام النانوية بسهولة والانتقال من الجزء العلوي من الفيلم إلى الجزء السفلي ، ولكن أثناء الحركة تصطدم بجوانب المسام. يقومون بنقل شحنة المادة ، مما يؤدي إلى تراكمها ، ومع دخول المزيد من جزيئات الماء إلى الجزء العلوي من الفيلم ، يكون هناك عدم توازن في الشحنة بين الجانبين.

يؤدي هذا إلى تأثير مشابه لما نراه في السحب التي تولد البرق: 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. الغيوم السفلية في هذه الحالة ، من المحتمل أن يتم تحويل الشحنة لتشغيل أجهزة أصغر أو تخزينها في شكل ما من أشكال البطارية.

لا يزال في مراحله الأولى في الوقت الحالي. كان للفيلم السليلوزي الذي اختبره الفريق ناتج جهد تلقائي يبلغ 260 مللي فولت في البيئة ، بينما يتطلب الهاتف المحمول جهد خرج يبلغ حوالي 5 فولت. لكن نحافة الأغشية تعني أنه يمكن طيها لتوسيع نطاق أجهزة Air-gen لجعلها أكثر عملية.

ويقول الباحثون إن حقيقة أنها يمكن أن تكون مصنوعة من مواد مختلفة تعني أنه يمكن تكييف الأجهزة مع البيئة التي سيتم استخدامها فيها.

ستكون الخطوة التالية هي اختبار الأجهزة في بيئات مختلفة والعمل على توسيع نطاقها. لكن التأثير الكلي لـ Air-gen حقيقي ، والإمكانيات التي يقدمها تبعث على الأمل.

اقرأ أيضا:

• قام الفيزيائيون بمحاكاة ثقب أسود في المختبر ، ثم بدأ في التوهج
• طور الباحثون نحلة آلية تطير مثل نحلة حقيقية