پژوهشگران دستگاهی ساختند که می تواند از آب شور و آب لوله کشی های شهری، برق تولید کند. این کار با الهام از فرآیند تبخیر در گیاهان انجام شده است.
به گزارش ایسنا، تبخیر یک فرآیند طبیعی است که درهمه جا دیده می شود، تقریبا نیمی از انرژی خورشید که به زمین می رسد ، صرف فرآیندهای تبخیر می شود. از سال ۲۰۱۷، محققان در تلاش اند تا پتانسیل انرژی تبخیر را از طریق اثر هیدروولتائیک (HV) مهار کنند. در این ابزار عبور یک سیال از سطح باردار دستگاه نانویی منجر به تولید الکتریسیته می شود.
تبخیر یک جریان مداوم در درون نانوکانال داخل این دستگاه ایجاد می کند، که این جریان نقش پمپ را ایفا کرده و به حرکت سیال کمک می کند. این اثر در میکرولوله های درون شاخ و برگ گیاهان مشاهده می شود، جایی که به لطف ترکیبی از فشار مویرگی و تبخیر طبیعی، حمل و نقل آب در کل گیاه رخ می دهد.
اگرچه در حال حاضر دستگاه های هیدروولتائیک وجود دارد، ولی درک عملکردی بسیار کمی از شرایط و پدیده های فیزیکی حاکم بر تولید انرژی در مقیاس نانو وجود دارد. این یک شکاف دانش است که جولیا تاگلیبو و همکارانش به سراغ آن رفتند.
آن ها ترکیبی از آزمایش و مدل سازی چندگانه را برای توصیف جریان سیال، جریان یون و اثرات الکترواستاتیک را با هدف بهینه سازی دستگاه های HV انجام دادند.
با استفاده از یک پلتفرم جدید، این گروه برای اولین بار اقدام به بررسی برهمکنش های بین سطحی در پدیده هیدروولتائیک کردند. این گروه دریافتند که دستگاه هیدروولتائیک می تواند در محدود وسیعی از شوری کار کند در حالی که پیش از این تصور می شد که نیاز به آب کاملا خالص است تا بهترین عملکرد به دست آید.
در این پروژه محققان با استفاده از روش لیتوگرافی کلوئیدی نانوکره موفق به ساخت این دستگاه شدند. با این روش میتوان شبکه هگزاگونالی از نانوستون های سیلیکون را با دقت در فضایی مشخص ایجاد کرد. این فضای بین ستون ها کانال هایی ایده آل برای تبخیر نمونه ایجاد می کند که به راحتی می توان آن را تنظیم کرد تا درک بهتری از اثر محدودیت فضا را به دست آورد.
یکی از محققان این طرح توضیح داد: «در بیشتر سیستم های سیال حاوی محلول های نمکی، شما تعداد برابر یون های مثبت و منفی دارید. با این حال، وقتی مایع را به یک نانوکانال محدود می کنید، فقط یون هایی با بار مخالف سطح باردار باقی می مانند که این به معنای تولید جریان و ولتاژ است. با افزایش غلظت یون های سیال، بار سطحی الکترود نانوابزار نیز افزایش می یابد. در نتیجه می توانیم از سیالات با غلظت بالاتر نمک استفاده کنیم که این به معنای ساده سازی دستگاه های تولید برق است که می تواند از آب شیر یا حتی آب شور نیز استفاده کند.»
- 17
- 2
