1401/10/05 10:55

تئوری تسلا پس از یک قرن تحقق می یابد

جو زمین با الکتریسیته شارژ می شود که نشان دهنده یک منبع انرژی تجدیدپذیر بالقوه برای کمک به کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی است.

تحقیقات اروپایی بدنبال گسترش گزینه های انرژی پاک است و هدف اتحادیه اروپا برای تبدیل شدن به اقلیم عصبی تا سال 2050 را تقویت می کند.

در حالی که اتحادیه اروپا از اواسط قرن برای بی طرفی آب و هوا تلاش می کند، یک تیم دو نفره مادر و پسر به مقابله با یک مانع بالقوه کمک می کنند: تعداد محدودی از منابع انرژی تجدیدپذیر که باعث دور شدن اتحادیه اروپا از سوخت های فسیلی می شود و این پروژه CATCHER است که هدف آن گسترش ترکیب انرژی پاک از طریق تبدیل رطوبت جو به الکتریسیته است.

تحقق یک رویای صد ساله برای تولید برق از رطوبت هوارویای قدیمی

این تکنیک شامل برداشت بارهای کوچک الکتریسیته ساکن موجود در مولکول‌های گازی آب است که در همه جا در جو وجود دارند. این فرآیند به عنوان هیگروالکتریسیته یا الکتریسیته رطوبتی شناخته می شود. مدیر اجرایی این استارت آپ ، گفت: با این منبع انرژی تجدیدپذیر جدید، ما معتقدیم که کارایی و امکانات انتقال انرژی سبز را به شدت افزایش خواهیم داد.

در اوایل دهه 1900، نیکولا تسلا مخترع صربستانی-آمریکایی رویای به کارگیری انرژی از هوا را داشت. او یک سری آزمایش انجام داد تا بارهای الکتریکی جو را بگیرد و آنها را به جریان الکتریکی تبدیل کند. از زمان تسلا، دانشمندان اطلاعات بیشتری در مورد چگونگی تشکیل و آزاد شدن الکتریسیته در اتمسفر کسب کردند و کشف کردند که بخار آب می‌تواند بار الکتریکی حمل کند.

این دانش می تواند برای اتحادیه اروپا که حدود 22 درصد انرژی خود را از انرژی های تجدیدپذیر تامین می کند، تقویت کننده باشد. این دانش در مسیری است که هدف پایان دادن برای چنین منابعی را که شامل انرژی آبی نیز می‌شود، تا 45 درصد افزایش دهد. اما برای اینکه اروپا تا سال 2050 نسبت به آب و هوا خنثی شود، انرژی‌های تجدیدپذیر باید نقش مهم‌تری ایفا کنند و برق آبی گزینه‌های بیشتری را در اختیار اتحادیه اروپا قرار می‌دهد، زیرا به دنبال کنار گذاشتن نفت، گاز طبیعی و زغال‌سنگ است.

تکنولوژی جدید

پروژه CATCHER هشت شریک از شش کشور در اروپا را گرد هم می آورد تا این امکان را بررسی کنند. در حالی که ایده کلی ممکن است یکسان باشد، فناوری خاص مورد استفاده توسط CATCHER بسیار متفاوت از تسلا است. این پروژه از سلول‌های پانل‌مانند ساخته شده از اکسید زیرکونیوم - یک ماده کریستالی سخت - برای جذب انرژی از رطوبت جو استفاده می‌کند. اکسید زیرکونیوم یک ماده سرامیکی است که به طور گسترده برای مواردی مانند ایمپلنت های دندانی، مواد پیشرفته شیشه مانند، لوازم الکترونیکی و روکش میله های سوخت هسته ای استفاده می شود.

هفت سال پیش، محققان هنگام کاوش در خواص نانومواد ساخته شده از اکسید زیرکونیوم، شواهدی از رطوبت الکتریسیته را مشاهده کردند. محققان اکنون در نقطه ای هستند که یک صفحه 8 در 5 سانتی متری از مواد آنها می تواند حدود 0.9 ولت در آزمایشگاهی با رطوبت حدود 50 درصد تولید کند. این با توان خروجی نصف یک باتری AA قابل مقایسه است. این تیم در تلاش برای کارآمدتر کردن مواد هیگروالکتریک خود انتظار دارد که پس از تکمیل، سلول‌ها بتوانند همان مقدار برق را به اندازه سلول‌های فتوولتائیک با اندازه مشابه برداشت کنند. محققان همچنین بر این باورند که سلول‌ها به شیوه‌ای مشابه با پنل‌های خورشیدی - چه به عنوان مزارع برق در مقیاس بزرگ و چه به عنوان منبع انرژی برای ساختمان‌های جداگانه، مستقر خواهند شد.

حالت های ثابت
این سلول‌ها با تولید نانوذرات بسیار کوچک و یکنواخت از اکسید زیرکونیوم و سپس فشرده‌کردن آن‌ها به ورقه‌ای از مواد با ساختاری مشابه شامل مجموعه‌ای از کانال‌ها یا مویرگ‌ها ایجاد می‌شوند. گفته می‌شود این نانوساختار میدان‌های الکتریکی در داخل مویرگ‌ها ایجاد می‌کند که بار را از مولکول‌های آب جذب‌شده از جو جدا می‌کند. درنتیجه مجموعه ای از فرآیندهای فیزیکوشیمیایی، فیزیکی و الکتروفیزیکی است که انرژی الکتریکی را جذب می کند. از یک جهت، فناوری جدید مزیتی نسبت به انرژی خورشیدی و بادی خواهد داشت. در حالی که پانل‌ها و توربین‌ها باید برای جذب  در معرض نور خورشید و باد قرار گیرند، سلول‌های هیگروالکتریسیته نیازی به قرارگیری خاصی ندارند زیرا تغییرات کمی در سطوح رطوبت محلی وجود دارد.

محلول سقف
این مادر و پسر محقق پروژه SSHARE را هماهنگ می‌کنند، پروژه‌ای که روی یک برنامه کاربردی واقعی با ترکیب سلول‌های برق‌آب در سیستم گرمایش و سرمایش کار می‌کند. آنها قصد دارند هر دو فناوری را ترکیب کرده و در آنها  به خودکفایی برسند. سیستم گرمایش و سرمایش مبتنی بر یک صفحه تابشی پیشرفته است که می تواند در سقف اتاق نصب شود. لوله‌های آب سوراخ‌دار از بالای پنل عبور می‌کنند و به آن آب گرم یا سرد می‌دهند، بسته به اینکه هدف آن گرم کردن یا خنک کردن اتاق باشد. سپس این پنل گرما را به داخل اتاق می‌فرستد یا گرما را از آن جذب می کند. این سیستم باید بتواند پمپ هایی را که آب را با استفاده از هیگروالکتریک تولید شده از عبور بخار آب به داخل و خارج از پنل به گردش در می آورند، تغذیه کند. به گفته محققان، سیستم گرمایش خودکفا نشان می دهد که چگونه برق آبی می تواند به انتقال انرژی خالص به صفر کمک کند.

منبع:شبکه علمی ثریا