تولید برق با کمک رطوبت هوا! (+فیلم و عکس)

موبنا – تصور کنید با کنترل رطوبت هوای اطراف خود و آیتم هایی مانند نمک دریایی و یک تکه پارچه که روزانه استفاده می کنید بتوانید برق تولید کنید.

این دقیقا همان کاری است که تیمی از پژوهشگران سنگاپوری موفق به انجام آن شده و یک باتری مبتنی بر رطوبت را با استفاده از یک لایه نازک پارچه، نمک دریایی، جوهر کربن و یک ژل ویژه جاذب آب توسعه داده اند.

دستگاه تولید الکتریسیته مبتنی بر رطوبت یا ام‌ئی‌جی (MEG) دانشگاه ملی سنگاپور با ضخامت حدود 0.3 میلی متر بر اساس توانایی مواد مختلف برای تولید الکتریسیته از طریق تعامل با رطوبت هوا ساخته شده است و به طور بالقوه می تواند برای طیف گسترده ای از موارد در دنیای واقعی از جمله دستگاه های الکترونیکی پوشیدنی مانند دستگاه های نظارت بر سلامت، حسگرهای الکترونیکی پوست، و دستگاه های ذخیره اطلاعات استفاده شود.

چنین دستگاه هایی پیش از این نیز معرفی شده بودند، اما با چالش های بزرگی در زمینه ایجاد تعادل و حفظ محتوای رطوبت مواجه بودند.

اکنون، تیمی پژوهشی به رهبری تان سوئی چینگ از دپارتمان علوم و مهندسی مواد دانشگاه ملی سنگاپور، یک دستگاه ام‌ئی‌جی جدید را معرفی کرده اند که می تواند به طور مداوم تفاوت در محتوای آب و تولید برق را برای صدها ساعت حفظ کند.

دستگاه ام‌ئی‌جی

این دستگاه ام‌ئی‌جی جدید از یک لایه نازک پارچه که با نانوذرات کربن پوشش داده شده، شکل گرفته است. تیم پژوهشی دانشگاه ملی سنگاپور در مطالعه خود از یک پارچه تجاری موجود که از خمیر چوب و پلی استر تولید می شود، استفاده کرد.

یک قسمت از پارچه با هیدروژل یونی هیگروسکوپیک پوشش داده شد که این قسمت به عنوان بخش مرطوب شناخته می شود. ژل ویژه جاذب مبتنی بر نمک دریایی توانایی جذب بیش از شش برابر وزن اصلی خود را داشته و از آن برای برداشت رطوبت از هوا استفاده شد.

به گفته تان سوئی چینگ، نمک دریایی به دلیل خواص غیرسمی و پتاسیل آن برای ارائه گزینه ای پایدار به عنوان ترکیب جاذب آب انتخاب شد.

قسمت دیگر پارچه منطقه خشک است که حاوی هیدروژل یونی هیگروسکوپیک نیست. این برای اطمینان از خشک باقی ماندن این قسمت و محدود شدن آب به منطقه مرطوب است.

زمانی که دستگاه ام‌ئی‌جی مونتاژ می شود، با جذب آب در منطقه مرطوب و جدا شدن یون های نمک دریایی، الکتریسیته تولید می شود. یون های آزاد با بار مثبت توسط نانوذرات کربن که دارای بار منفی هستند، جذب می شوند. این موجب تغییراتی در سطح پارچه می شود و یک میدان الکتریکی در سراسر آن شکل می گیرد.

تیم پژوهشی دانشگاه ملی سنگاپور با استفاده از طراحی منحصر به فرد مناطق مرطوب-خشک توانایی کسب خروجی الکتریکی پایدار حتی زمانی که منطقه مرطوب با آب اشباع شده بود را نشان داده است. پس از باقی ماندن به مدت 30 روز در یک محیط مرطوب باز، آب همچنان در منطقه مرطوب باقی مانده بود که نشان دهنده کارایی دستگاه در حفظ خروجی الکتریکی است.

به گفته تان سوئی چینگ، با این ساختار نامتقارن منحصر به فرد، عملکرد الکتریکی دستگاه ام‌ئی‌جی در مقایسه با فناوری های ام‌ئی‌جی پیشین به طور قابل توجهی بهبود یافته است، از این رو، تامین نیروی بسیاری از دستگاه های الکترونیکی رایج مانند دستگاه های نظارت بر سلامت و لوازم الکترونیکی پوشیدنی ممکن می شود.

با اتصال سه تکه پارچه مولد برق به یکدیگر و قرار دادن آنها در یک قاب چاپ سه بعدی شده که به اندازه یک باتری قلمی استاندارد بود، ولتاژ دستگاه مونتاژ شده بین 1.5 تا 1.9 ولت بود که برای تامین نیروی دستگاه های الکترونیکی کوچک مانند یک ساعت زنگ‌دار کافی است.

مقیاس پذیری اختراع پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور، راحتی در تامین مواد خام اولیه و همچنین هزینه پایین ساخت، دستگاه ام‌ئی‌جی آنها را به گزینه مناسب برای تولید انبوه تبدیل می کند.

 منبع: عصرایران