ابداع نیروگاه کوچکی که باد و باران را به برق تبدیل می‌کند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، محققان دانشگاه نورث ایسترن در بوستون آمریکا به سرپرستی «راویندر داهیا» «Ravinder Dahiya» برداشت کننده‌های انرژی مینیاتوری را در گیاهان مصنوعی ادغام کردند و گامی مهم و رو به جلو را در تلاش برای تولید انرژی چند منبعی برداشتند.

این ژنراتور‌های نوآورانه برق به شکل دستگاه‌های کوچک و برگ شکلی هستند که به طور موثر انرژی باد و باران را به برق تبدیل می‌کنند. 

در حالی که روش‌های سنتی، مانند پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی، به منابع منفرد برای تولید انرژی متکی هستند، این نیروگاه‌های مصنوعی با هدف به حداکثر رساندن بازدهی، از باد و باران برای تولید انرژی استفاده می‌کنند.

برخلاف پنل‌های خورشیدی که پس از غروب خورشید بی اثر می‌شوند یا توربین‌های بادی که به وزش باد وابسته هستند، فناوری جدید توسعه یافته می‌تواند به طور همزمان انرژی را از منابع مختلف تجدیدپذیر به دست آورد.

پژوهشگران از دو نوع مجزا از جمع کننده‌های انرژی برای این پروژه پیشگام، استفاده کردند. اولین نانو ژنراتور تریبوالکتریک (TENG) است که برای جذب انرژی جنبشی از باد طراحی شده است. این نانوژنراتور از لایه‌هایی از نانوالیاف نایلونی، تفلون و الکترود‌های مس تشکیل شده است و زمانی که لایه‌های آن به هم فشرده می‌شوند، برق تولید کرده و بار‌های ساکن را به جریان قابل استفاده تبدیل می‌کند.

جمع کننده دوم، یک مولد انرژی مبتنی بر قطره (DEG) است که از قطرات باران برای تولید انرژی استفاده می‌کند. این مولد که با تفلون و پارچه رسانا به عنوان الکترود ساخته شده است، جریان کم و ولتاژ بالایی را در برخورد قطرات باران به یکی از الکترود‌ها تولید می‌کند.

آزمایش‌ها نشان داد تحت شرایط بهینه، TENG ولتاژ چشمگیر ۲۵۲ ولت و DEG جریان ۱۱۳ ولت تولید کرد، البته برای مدت زمان کوتاه. محققان هر دو جمع کننده را ترکیب و DEG را در بالای TENG نصب کردند و نسخه‌های برگ شکل را در یک گیاه مصنوعی گنجاندند.

این ژنراتور‌های برگ شکل وقتی در معرض شرایط باد و باران طبیعی شبیه سازی شده قرار گرفتند، پتانسیل خود را با روشن کردن ۱۰ چراغ LED در سوسو زدن‌های مختصر نشان دادند. این اثبات مفهوم نقطه عطف مهمی است و نشان می‌دهد دستگاه نیروگاه مصنوعی می‌تواند به سیستم‌ها یا شبکه‌های بزرگ تری از نیروگاه‌ها تبدیل شود و انرژی پاک را از منابع خود طبیعت فراهم کند.

 محققان آینده‌ای را تصور می‌کنند که در آن این نیروگاه‌های مصنوعی می‌توانند به سیستم‌ها یا شبکه‌های بزرگ‌تر تبدیل شوند و به راه حل‌های انرژی پاک و پایدار کمک کنند. این رویکرد نوآورانه به محدودیت‌های منابع انرژی سنتی می‌پردازد و یک راه حل امیدوار کننده برای تحقیق و توسعه بیشتر در زمینه برداشت انرژی چندمنبعی ارائه می‌دهد.

همانطور که تقاضا برای راه حل‌های انرژی سازگار با محیط زیست و کارآمد همچنان در حال رشد است، نیروگاه‌های مصنوعی پیشرفت قابل توجهی به سمت آینده‌ای سبزتر و پایدارتر نشان می‌دهند.

نتایج این تحقیقات در نشریه ACS Sustainable Chemistry & Engineering منتشر شده است.