تولید برق از رطوبت هوا
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ تاکنون روشهای بسیار زیادی برای تأمین انرژی حسگرهای کوچک مانند ایمپلنتهای پزشکی یا حداقل توان موردنیاز برای فعال شدن یک دستگاه معرفی شده و تعدادی از آنها به مرحله بهرهبرداری رسیدهاند؛ اما شکاف بسیار زیادی بین این موارد و بیان این که کاربر باید برای شارژ تلفن هوشمند خود یک ژاکت پوشیده و به اطراف حرکت کند، وجود دارد.
یک پژوهشگر به نام شیائومنگ لیو (Xiaomeng Liu)، به صورت تصادفی موفق به شناسایی روشی شد که در کمترین حالت توان تأمین انرژی ابزارهای پزشکی و در بهترین حالت قدرت رقابت با پنلهای خورشیدی را دارد. در این روش تنها ابزار مورد نیاز رطوبت است.
لیو روی تعدادی پروتئینهای فیبر مانند کار میکند که توسط باکتریها ساخته شدهاند. در بسیاری از موارد این الیاف میکروسکوپی رساناهای خوبی هستند و هماکنون نیز تعدادی از آزمایشگاه ای سراسر جهان به صورت جداگانه روی ویژگیهای آنها کار میکنند.
لیو در تحقیقات خود پروتئینهای باکتری را در میان 2 صفحه فلزی قرار داد که بخشی از آزمایش ویژگیهای آنها بود؛ اما پروتئینها شروع به تولید ولتاژ کردند. از آنجایی که هدف وی در آزمایشها موضوع دیگری بود با استفاده از روشهای مختلف تلاش کرد این ولتاژ به وجود آمده را از بین ببرد؛ اما در بیشتر موارد با شکست مواجه شد. بررسیها نشان داد، به نظر میرسد تنها چیزی این پدیده را متوقف میکند، از بین برد رطوبت محیط است؛ بنابراین لیو و دیگر افراد آزمایشگاه تمرکز خود را از متوقف کردن آن روی درک نحوه ایجاد ولتاژ توسط رطوبت گذاشتند.
محققان در نهایت موفق میشوند با قرار دادن صفحهای فلزی در داخل الیاف پروتئینی به دست آمده از باکتریها ابزاری را برای ایجاد برق تولید کنند. آنها در بالای فیبرها شکافهای کوچکی به وجود آورده و الکترودها را در آن قرار دادند. این شکافها امکان عبور رطوبت و دسترسی دستگاه به آن را فراهم میآورند.
دستگاه تولید شده میتواند به ازای هر سانتیمتر مربع، 40 میلی وات انرژی را با ولتاژ یک تولید کند. همچنین حتی اگر ابعاد دستگاه به میلیمتر مربع یا رطوبت هوا به 20 درصد کاهش یابد (رطوبتی که معمولاً در سطح بیابان مشاهده میشود) همچنان میتوان به ولتاژ 0.5 دست یافت. از طرفی اگر ضخامت الیاف پروتئینی به 14 میکرومتر برسد، ولتاژ به بالاترین حد خود خواهد رسید؛ بنابراین به پروتئین زیادی برای تولید دستگاه نیاز نیست.
بررسیها نشان داد، نوآوری مذکور در هر شبانهروز میتواند 20 ساعت به صورت مداوم برق تولید کند و در این مدت سطح ولتاژ تا 30 درصد کاهش مییابد؛ اما اگر تولید انرژی تنها برای 5 ساعت متوقف شود، ولتاژ به میزان اولیه خود بازمیگردد. با وجود این محققان مشخص نکردهاند که دستگاه تا چند نوبت میتواند بدون کاهش کارایی به تولید انرژی ادامه دهد.
محققان تخمین میزنند اگر ابعاد دستگاه به مکعبی یک متری افزایش پیدا کند و به همه نقاط آن به صورت مساوی رطوبت برسد؛ میتوان یک کیلووات انرژی تولید کرد. این عدد بسیار بیشتر از جدیدترین صفحات خورشیدی با توان 20 وات در هر مترمربع است.
