تأمین برق گجت‌ها با عرق بدن ممکن می‌شود

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، دانشمندان مؤسسه فناوری فدرال سوئیس لوزان (EPFL) در سوئیس از روشی مبتنی بر پدیده خاصی به نام «اثر هیدروولتائیک» استفاده کردند.

برآورد‌ها حاکی از آن است که نیمی از انرژی خورشیدی دریافتی روی زمین، برای فرآیند تبخیرمصرف می‌شود. فرایند تبخیر طیف وسیعی را در بر می‌گیرد از خشک کردن لباس گرفته تا عرق روی پوست. فرآیند تبخیر آنقدر عادی است که وقتی آبروی زمین یا حتی لباس‌هایمان ریخته می‌شود، وقوع آن را بدیهی می‌دانیم.

دانشمندان از سال ۲۰۱۷ تاکنون سعی کرده اند به فرایند تبخیر از منظر متفاوتی بنگرند. در گیاهان، مولکول‌های آب با استفاده از ترکیبی از فشار مویرگی و تبخیر طبیعی به روشی بدون زحمت و غیرفعال منتقل می‌شوند. اگر بتوان آن را برای دستگاه‌های هیدروولتائیک در مقیاس نانو به کار برد، می‌توان به یک منبع انرژی پیوسته و بی حد و مرز دست یافت.

یک تیم تحقیقاتی در آزمایشگاه علوم نانو برای فناوری انرژی (LNET) در EPFL از نانو ستون‌های سیلیکونی برای ایجاد یک شبکه شش ضلعی استفاده کرده‌اند که کانال‌های کاملا شکل دار را برای تبخیر سیالات فراهم می‌کند. این روش که لیتوگرافی کلوئیدی نانوکُره نامیده می‌شود، می‌تواند به شناخت اثرات محتوی مایعات و نحوه تعامل جامدات و مایعات در ناحیه تماس شان، کمک کند.

این پژوهشگران می‌گویند در اکثر سیستم‌های سیال حاوی محلول‌های نمکی، تعداد یون‌های مثبت و منفی برابر است. با این حال، وقتی مایع را به یک کانال نانو محدود شود، تنها یون‌هایی باقی می‌مانند که قطب مخالف بار سطحی باشند. این بدان معناست که اگر امکان عبور مایع از نانوکانال فراهم شود، جریان و ولتاژ تولید خواهد شد.

با افزایش غلظت یون سیال، بار سطحی نانودستگاه نیز افزایش می‌یابد. بنابراین، محققان به این نتیجه رسیدند که می‌توانند هنگام کار با سیالات با غلظت بالاتر از کانال‌های سیال بزرگ‌تری استفاده کنند؛ یافته‌ای که منجر به ساخت دستگاه‌هایی می شود که با آب شیر یا دریا نیز کار می‌کنند.

به گفته محققان سوئیسی، این اولین مطالعه‌ای است که پدیده‌های هیدروولتائیک را با برجسته کردن اهمیت فعل و انفعالات بین سطحی مختلف اندازه گیری می‌کند.

دانشمندان در این فرآیند به کشف بزرگ دیگری نیز رسیدند؛ دستگاه‌های هیدروولتائیک می‌توانند در طیف وسیعی از نمک‌ها کار کنند؛ این یافته در تضاد با دانش قبلی است که می‌گفت آب بسیار تصفیه شده برای بهترین عملکرد مورد نیاز است.

این فرآیند می‌تواند در تمام ساعات شبانه روز برق  تولید کند، زیرا تبخیر در دما‌های مختلف و حتی در شب اتفاق می‌افتد. تبخیر فرایندی است که در رطوبت رخ می‌دهد و آن را برای استفاده در سراسر سیاره، صرف نظر از مکان، مناسب می‌کند.

با این حال، از آنجایی که دستگاه‌های مبتنی بر هیدروولتائیک از نظر تئوری می‌توانند با هر سیالی کار کنند، حتی عرق نیز می‌تواند انرژی مورد نیاز وسایلی مانند نوار‌های تناسب اندام، حسگر‌ها و موارد دیگر را تامین کند.

با توجه به اینکه تبخیر می‌تواند به تلاش‌های نمک زدایی نیز کمک کند، یک سیستم مبتنی بر هیدروولتاییک قادر است برای ارائه همزمان آب پاک و انرژی پاک طراحی شود.

نتایج این تحقیقات در نشریه Device منتشر شده است.