تبدیل انرژی قطرات باران به برق با پنلی خاص

به گزارش خبرنگار علم و فناوری آنا، کشور‌های مختلف جهان سعی دارند از سوخت‌های فسیلی فاصله بگیرند و روش‌های نوین‌تری برای استفاده از منابع تجدید پذیر به کار ببرند که یکی از آنها استفاده از قطرات باران است. این قطرات که از آسمان به زمین می رسد حاوی انرژی جنبشی هستند که می‌توان آنها را جمع آوری و به برق تبدیل کرد.

محققان دانشگاه تسینگهوا چین با استفاده از یک پنل خاص که در سلول‌های خورشیدی به کار گرفته می‌شود الکتریسیته از قطرات باران را جمع آوری کردند. این امر به آن‌ها کمک می‌کند تا با چالش تولید برق مقابله کنند.

این نخستین باری نیست که برای تبدیل این منبع به برق تلاش می‌شود. محققان پیش از اینها در این زمینه تحقیقاتی را به نتیجه رسانده بودند. 

در تحقیقات پیشین در این حوزه یک «TENF» مبتنی بر قطره توسعه یافت که «D-TENG» نام گرفت. این دستگاه‌ها بازده بالایی داشت و با استفاده از چند نمونه از آن‌ها می‌توان چند مگاوات برق تولید کرد که به طور معمول توسط واحد‌های تولید برق تامین می‌شود.

متصل کردن چند «D-TENG» به یکدیگر واضح‌ترین راه حل برای این مشکل است، اما یک تاثیر ناخواسته دارد. در این وضعیت اتصال خازنی بین الکترود‌های بالا و پایین به وجود می‌آید ودر نتیجه بازده دستگاه کاهش می‌یابد.

محققان چینی به رهبری پروفسور زونگ لی از دانشگاه تسینگهوا با الهام از پنل خورشیدی ژنراتور‌هایی به شکل پل ساختند تا تاثیر ظرفیت خازنی را کاهش دهند. «نانوژنراتور‌های تریبوالکتریک» (TENG)  می‌توانند الکتریسیته از منابع دیگر مانند امواج را جمع آوری کنند، اما چالش اصلی در مقیاس پذیری این روش‌ها است.

هنگامیکه قطرات باران روی سطح پنل «D-TENG» به نام «FEP» فرومی افتند، بار الکتریکی شان مثبت می‌شود و سطح آن‌ها بار منفی خواهد داشت.

مقدار بار تولید شده توسط هر قطرکوچک است و سطح شارژ روی «FEP» نیزبه تدریج پراکنده می‌شوند. بار‌های الکتریکی پس از آنکه مدتی طولانی روی سطح FEP باقی ماندند به تدریج تجمیع و اشباع می‌شوند. در این زمان نرخ پراکندگی بار الکتریکی سطح «FEP» با میزان بار تولید شده توسط هر قطره متوازن می‌شود.

محققان از پل ژنراتور‌ها با الکترود‌ها و پنل‌هایی در اندازه مختلف و ضخامت‌های متفاوت استفاده کردند تا تاثیرآن بر هدر رفت برق را مشاهده کنند. آزمایش‌ها نشان داد پنل‌های« D-TENG »با پل‌های ژنراتوری مستقل از یکدیگر هستند و این بدان معناست که هدررفت برق کاهش یافته است.

با افزایش ضخامت «FEP» میزان اتصال خازخی بدون تاثیرگذاری روی تراکم بار کاهش یافت و همین امر برای ارتقای عملکرد پل ژنراتور‌ها به کار گرفته شد. این فرایند مسیر را برای توسعه روش‌های بیشتری جهت استفاده از منابع تجدیدپذیر فراهم می‌کند.