حتماً تصور کنین روی یه دریاچه یا سد نشستی و داره بارون میاد… حالا فکر کن این قطرههای بارون همزمان دارن برق تولید میکنن! یه تیم از دانشمندای چینی دقیقاً همین کارو کردن و دستگاهی ساختن که میتونه انرژی قطرههای بارون رو مستقیم تبدیل به برق کنه، اونم وقتی خودش روی آب شناوره!
این دستگاه رو به اسم W-DEG یا همون Water-Integrated Droplet Electricity Generator میشناسن (یعنی یه ژنراتور که هم آب بخشی از ساختارش هست و هم نقش الکترود – اون قطعهای که برق رو میگیره – رو بازی میکنه). این ایده جالب رو محققای دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ (NUAA) زدن؛ اسم یکی از استادهای اصلی این پروژه هم “وانلین گو” هست.
قدیما ژنراتورهای تبدیل انرژی قطرات بارون (C-DEG) معمولاً آهنی، سنگین و گرون بودن و باید روی زمین نصب میشدن؛ یعنی کلی تجهیزات سفتوسخت و فضا لازم داشتن. اما این طرح جدید، کل داستان رو تغییر داده؛ چون نه فقط رو سطح آب شناوره و نیازی به زمین نداره، بلکه کلی هم وزن و قیمتش کم شده!
تو این دستگاه، آب خودِ دریاچه یا استخر نقش پایه و همچنین الکترود اصلی رو داره. یعنی لازم نیست فلز گرون قیمت و مصالح سنگین آدم کنار هم بچینه. همین باعث شده وزن مواد مصرفی تقریباً ۸۰ درصد کمتر بشه و هزینهها هم تقریباً نصف!
روش کارشم اینه: وقتی یه قطره بارون میافته رو صفحه نازک و دایالکتریک (دایالکتریک یعنی مادهای که برق به راحتی ازش عبور نمیکنه و توی خازنها و اینجور وسایل استفاده میشه)، به خاطر اینکه آب سفت و کشش سطحی بالایی داره (کشش سطحی یعنی مولکولهای روی آب حسابی به هم چسبیدن و باعث میشن آب مثل یه ملافه تاب برداره)، این ضربه قطره بارون تو سطح پخش میشه و الکترونها جابهجا میشن؛ نتیجه؟ برق تولید میشه!
جالب اینجاست که داخل آب یونهایی وجود دارن (یون یعنی ذرههای دارای بار الکتریکی، مثلاً سدیم یا کلر حلشده تو آب)، اینا نقش حملکننده بار رو دارن و اجازه میدن به عنوان یه الکترود خفن عمل کنه. نتیجهی این طراحی این شده که هر قطره بارون تقریباً ولتاژی حول و حوش ۲۵۰ ولت ایجاد میکنه، درست همونقدری که نمونههای زمینی و فلزی تولید میکردن!
حالا یه نکته خفن دیگه: این دستگاه رو آزمایشگاه کلی تست کردن، تو دماهای مختلف، آب شور یا حتی آب دریاچهای که پر از موجود ریزه! بازم درست مثل ساعت کار کرده و خراب نشده. دلیلش هم اینه که لایه دایالکتریک (همون عضو ضدبرق دستگاه) در مقابل مواد شیمیایی مقاومه و ساختار مبتنی بر آبش هم سفت و قرص وایساده.
یه ویژگی باحال دیگه: توش سوراخهای ریز تعبیه کردن که اگر سطحش با آب پر شد، آب رو رو به پایین تخلیه میکنه و نمیذاره آب از پایین برگرده بالا و مزاحم قطرههای جدید بشه؛ باعث میشه حتی تو بارون شدید هم دستگاه استیبل کار کنه.
راستش این ژنراتور شناور، پتانسیل این رو داره که حسابی گسترش پیدا کنه، چون نمونه اولیهای که نشون دادهن ۳۲ دسیمتر مربع یا تقریباً سهدهم متر مربعه (یه چیزی تو ابعاد یه میز متوسط!) و حتی تونسته همزمان ۵۰ تا لامپ LED رو روشن کنه! LED هم که خودتون میدونین لامپهای کممصرف و کوچولویی هستن که تو وسایل برقی و چراغهای مدرن خیلی استفاده میشن.
خلاصه اینکه، نه تنها میتونه تو چند دقیقه خازن رو شارژ کنه (خازن هم یه وسیله کوچیک برای ذخیره برق)، بلکه بنیانگذارش اینه که توی دریاچهها، مخازن یا حتی سواحل میشه همچین ژنراتورهایی رو انداخت تا انرژی تجدیدپذیر تولید کنن، بدون اینکه نیازی به مصرف زمین داشته باشی. حتی میشه برای سنسورهای پایش محیط زیست که کیفیت آب، شوری یا آلودگی رو بررسی میکنن، ازش برق گرفت.
حالا فکرشو کن؛ تو مناطق بارونی، این دستگاهها میتونن به شبکه برق کمک کنن یا حتی سیستمهای آفلاین و دور از برق سراسری رو روشن نگه دارن. وانلین گو گفته این طرح میتونه مکمل سیستمهای انرژی خورشیدی و بادی باشه و مسیر رو برای ایدههای سبزتر هموار کنه.
خلاصه که الان یه قدم بزرگ تو راه برق بارونی برداشتیم؛ دستگاهی که سبکه، ارزونتره، دوستدار محیطزیسته و کاملاً میتونه تو آینده زندگی مدرن تاثیر بذاره. مقاله اصلیشونم تو ژورنال «National Science Review» چاپ شده. چه آینده باحالی در پیش داریم!
منبع: +
