تطوير جهاز يولد الكهرباء من رطوبة الجو بتكلفة منخفضة

تطوير جهاز يولد الكهرباء من رطوبة الجو بتكلفة منخفضة

زاد الاردن الاخباري -

طور باحثون من الجامعة الوطنية في سنغافورة جهازا لتوليد الكهرباء من رطوبة الجو يتألف من طبقة رقيقة من القماش وملح بحري وحبر كربوني ومادة هلامية خاصة لامتصاص المياه.

ويعتمد الجهاز على قدرة المواد المختلفة فيه لتوليد الطاقة، من خلال تفاعلها مع رطوبة الجو، وسط تنامي الاهتمام بهذا المجال لما يتمتع به من ميزات وتطبيقات مستقبلية متنوعة.

يقوم الجهاز الجديد بعمل بطارية تشحن الأجهزة المحمولة ذاتية الطاقة بالكهرباء؛ مثل الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء، وأجهزة مراقبة الصحة، وأجهزة استشعار الجلد الإلكترونية، وأجهزة تخزين المعلومات.

وتقف أمام تطبيق التقنية الجديدة عوائق تتضمن مشكلة تشبع الجهاز بالمياه عند تعرضه للرطوبة المحيطة، والاستطاعة المنخفضة غير الكافية لتشغيل الأجهزة الكهربائية، فضلا عن مشكلة الاستدامة.

وفي هذا الإطار، طور الفريق البحثي بقيادة الأستاذ الدكتور تان سوي تشينج جهازا جديدا يحتوي على قطبين يتمتعان بمواصفات مختلفة للحفاظ على تغير مستمر في محتوى الماء عبر الجهاز، ما يؤدي إلى توليد الكهرباء لمئات الساعات.

واستخدم الباحثون طبقة قماش رقيقة مغلفة بجزيئات الكربون النانوية، ونسيجا متوفرا في الأسواق مصنوعا من لب الخشب والبوليستر.

وأشار الباحثون في دراستهم المنشورة في مجلة ”أدفانسد ماتيريالز“ العلمية إلى أن النسيج يحتوي على منطقة رطبة مغلفة بهلام رطب ممتص للرطوبة، ومصنوع من الملح البحري، ويمكنه امتصاص أكثر من ستة أضعاف وزنه الأصلي من رطوبة الهواء.

وقال تان: ”اخترنا الملح البحري لامتصاص الرطوبة بفضل خصائصه غير السامة، وبهدف تأمين طريقة مستدامة لمحطات تحلية المياه للتخلص من ملح البحر الناتج“؛ وفقا لموقع تك إكسبلور.

أما القطب الآخر للنسيج ويدعى بالمنطقة الجافة، يجب أن يبقى جافا تماما، وعند تجميع الجهاز تتأين شوارد ملح البحر، ويحدث امتصاص الرطوبة في المنطقة الرطبة.

وتمتص جزيئات الكربون النانوية المشحونة سلبا الأيونات الحرة المشحونة إيجابا، ما يسبب تغير سطح النسيج، ليولد داخله حقلا كهربائيا، مع قدرة على تخزين الكهرباء لاستخدامها لاحقا.

وبعد ترك الجهاز في بيئة رطبة مفتوحة مدة 30 يوما، استمر بالحفاظ على المياه في المنطقة الرطبة، ما يدل على فعاليته في الحفاظ على استمرار الإنتاج الكهربائي.

وأضاف تان: ”يمتاز التركيب المميز الحديث للجهاز بارتفاع الأداء الكهربائي، إذ إنه تحسن بشكل كبير مقارنة بالتقنيات السابقة، ما يمنحه القدرة على تشغيل أجهزة إلكترونية عديدة؛ مثل أجهزة المراقبة الصحية والأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء“.

وأكد الفريق على مرونة الجهاز العالية، وقدرته على تحمل الجهد الناتج عن الالتواء والطي والدحرجة.

ولأن المواد الأولية متاحة في الأسواق، يمكن استخدام الجهاز تطبيقات فورية؛ أهمها استخدامه كمصدر طاقة محمول لتشغيل الأجهزة النقالة مباشرة عن طريق الرطوبة المحيطة.

وقال الدكتور زانغ ياوكسن، المشارك في الدراسة، إنه ”بعد امتصاص الماء، تولد قطعة صغيرة من النسيج طاقة كهربائية تصل لأكثر من 0.7 فولط، ولمدة تتجاوز 150 ساعة في بيئة ثابتة“.

ووصل الباحثون 3 قطع من القماش المولد للطاقة معا، ووضعوها في علبة مطبوعة ثلاثية الأبعاد بحجم بطارية قياسية، يفوق توترها الكهربائي توتر البطارية العادية.

ويمتاز الجهاز بقدرته على الإنتاج التجاري الواسع، بفضل قابليته للتطوير وسهولة الحصول على المواد الأولية، بالإضافة إلى تكلفة التصنيع المنخفضة وتبلغ حوالي 0.15 دولار لكل متر مربع.

وسجل الباحثون براءة اختراع للتقنية الجديدة، ويخططون لاستكشاف استراتيجيات تسويق محتملة في تطبيقات الحياة اليومية.

---