مُستقبل الكهرباء النظيفة: تقنية Air-gen تفتح آفاقًا جديدة للطاقة المُتجددة

طقس العرب - إنجاز مُبتكر جديد يُسجله باحثون في مجال إنتاج الكهرباء والطاقة المُتجددة والمُستدامة، حيث تمكن الفريق من توليد كهرباء شبه ثابتة باستخدام مادة تتمكن من الاستفادة من الهواء المُحيط بها فقط ، هذا الانجاز الجديد يُعتبر حجر أساس لفكرة جديدة لتوليد الطاقة المُتجددة. بناءً على ذلك، يقول الباحثون أن بإمكانهم استخدام أي سطح تقريبًا وتحويله إلى مولد للكهرباء عن طريق مُحاكاة خصائص السحب والعواصف الرعدية مع هذا السطح.

مُستقبل الكهرباء النظيفة: تقنية Air-gen تفتح آفاقًا جديدة للطاقة المتجددة

وفي التفاصيل؛ تقدم مهندسون من جامعة ماساتشوستس أمهرست بفكرة نموذج جديد لتوليد الكهرباء يعتمد حصرًا على الهواء المحيط به، وأطلقوا عليه اسم "Air-gen". تعتمد فكرة هذا المولد على وجود ثقوب صغيرة جدًا، يبلغ حجمها حوالي 100 نانومتر، وهي أصغر بألف مرة من عرض شعرة رأس الإنسان. تعتمد هذه الثقوب على مفهوم "المسار الحر المتوسط"، والذي يشير إلى المسافة التي يقطعها جزيء قبل أن يتوقف نتيجة اصطدامه بجزيء آخر في نفس المادة.

كما يعلم الجميع فإن الهواء يحتوي على جزيئات الماء، ويبلغ قياس مسارها الحر المتوسط حوالي 100 نانومتر. عندما يتدفق الهواء الرطب عبر الثقوب الصغيرة في مولد الهواء "Air-gen"، يحدث تلامس مباشر بين جزيئات الماء والأجزاء العلوية والسفلية للهياكل النانوية في المولد. وهذا التلاقي يؤدي إلى حدوث اضطراب في توازن الشحنات الكهربائية، أو ببساطة يؤدي إلى توليد الكهرباء.

يوجد تشابه في الفيزياء بين عملية توليد الكهرباء في هذا النموذج الجديد وعملية تفريغ الشحنات الكهربائية في البرق. على الرغم من أن فريق البحث في جامعة ماساتشوستس أمهرست قد وصل إلى فكرة منتج يمكنه توليد ومحاكاة جزء صغير من الصاعقة بقوة تقدر بحوالي 300 مليون فولت، إلا أن هناك تطلعًا واعدًا لتحقيق طاقة مستدامة بمقدار عدة مئات من الملي فولت للاستخدامات اليومية.

يتجلى ذلك بشكل واضح عندما نفترض أن الرطوبة الهوائية تنتشر في الفضاء ثلاثي الأبعاد. من الناحية النظرية، يمكن تكديس آلاف الطبقات من أجهزة Air-gen فوق بعضها البعض، ونتيجة لذلك، سيتم توسيع نطاق عمل الجهاز دون التأثير على آلية عمله الأساسية. ووفقًا للباحثين، يمكن لجهاز Air-gen واحد فقط أن يوفر عدة كيلوواط من الكهرباء الملائمة للاستخدام العام.

يُراهن الفريق البحثي في كفاءة Air-gen كجهاز لتوليد الكهرباء المستدامة، بالمقارنة مع أجهزة توليد الطاقة المتجددة الأخرى التي تستخدم الرياح أو الشمس. بالإضافة إلى ذلك، يتميز Air-gen بقدرته على إعادة تصميم المواد المستخدمة في تصنيعه لتكون أكثر توافقًا مع البيئة. وبالمقارنة مع أشياء ملحوظة مثل ألواح الطاقة الشمسية أو مولدات الرياح، يمكن تحقيق توازن أفضل بين الأداء والمظهر الجمالي للأجهزة المستخدمة في نظام Air-gen.

في ختام الدراسة، يقول الكاتب الرئيس للبحث، جين ياو، الذي يعمل أيضًا كأستاذ مساعد في هندسة الكهرباء والحاسوب: "نحن الآن قادرون على تصور مستقبل مليء بالكهرباء النظيفة... وتأثير جهاز توليد الكهرباء Air-gen يجعل هذا المستقبل العالمي واقعًا جدًا".

المصدر