رویای ۱۰۰ ساله تولید برق از هوا رنگ واقعیت می‌گیرد

در حالی که اتحادیه اروپا تا اواسط قرن جاری تصمیم دارد انتشار آلاینده های جوی را بسیار کاهش دهد، یک تیم تحقیقاتی با هدف گسترش انرژی پاک به دنبال تبدیل کامل رطوبت جو به الکتریسیته است.

به گزارش تک ناک ،آندری لیوبچیک شریک پروژه CATCHER است و برای نیل به این هدف تلاش می کند و بر روی تعدادی محدودی از منابع انرژی تجدیدپذیر که باعث دور شدن اتحادیه اروپا از سوخت های فسیلی می شود تمرکز کرده است.

رویای قدیمی

این تکنیک شامل جمع آوری بارهای کوچک الکتریسیته ساکن موجود در مولکول های گازی آب است که در همه جا در جو وجود دارد. این فرآیند به عنوان هیدروالکتریسیته یا تبدیل رطوبت به الکتریسیته شناخته می شود.

لیوبچیک، مدیر اجرایی استارت آپ پرتغالی Cascatachuva Lda، 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 می تواند بار الکتریکی را حمل کند.

این دانش می تواند برای اتحادیه اروپا که حدود 22 درصد انرژی خود را از انرژی های تجدیدپذیر تامین می کند، می تواند نوید بخش باشد. این پروژه حرکت در مسیری است که هدف آن افزایش استفاده از انرژی های پاک با تبدیل رطوبت به الکتریسیته تا 45درصد در دهه میلادی پیش رو است.

برای اینکه اروپا تا سال 2050 انتشار آلاینده ای خود را کاهش دهد، انرژی‌های تجدیدپذیر باید نقش مهم‌تری ایفا کنند. در این راستا انرژی های برق آبی گزینه‌های بیشتری را در اختیار اتحادیه اروپا قرار می‌دهد، زیرا اروپا 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 سلول های پانل مانند ساخته شده از اکسید زیرکونیوم که یک ماده کریستالی سخت برای جذب انرژی از رطوبت اتمسفر است استفاده می کند.

اکسید زیرکونیوم یک ماده سرامیکی است که به طور گسترده برای مواردی مانند ایمپلنت های دندانی، مواد پیشرفته شیشه مانند، لوازم الکترونیکی و روکش فلزی برای میله های سوخت هسته ای استفاده می شود.

به گفته سویتلانا لیوبچیک که هماهنگ کننده CATCHER است، هفت سال پیش، محققان هنگام کاوش در خواص نانومواد ساخته شده از اکسید زیرکونیوم، شواهدی از رطوبت الکتریسیته را مشاهده کردند. آنها ابتکارات لازم را برای استفاده از این پتانسیل انجام دادند.

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 یک باتری نیم قلم AA قابل مقایسه است.

در تلاش برای کارآمدتر کردن مواد هیدروالکتریک، این تیم انتظار دارد که پس از تکمیل پروژه، سلول‌ها بتوانند همان مقدار برق را که سلول‌های فتوولتائیک با اندازه مشابه تولید می کند برداشت کنند.

محققان همچنین بر این باورند که سلول‌ها به روشی مشابه با پانل‌های خورشیدی مستقر خواهند شد، چه به عنوان مزارع برق در مقیاس بزرگ یا به عنوان منبع انرژی برای ساختمان‌های جداگانه.

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 در سراسر شامل مجموعه‌ای از کانال‌ها یا مویرگ‌ها ایجاد می‌شوند.

به گفته آندری لیوبچیک، این نانوساختار میدان‌های الکتریکی در داخل شیار های بسیار باریک ایجاد می‌کند که بار را از مولکول‌های آب جذب‌شده از جو جدا می‌کند.

نتیجه 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 نور خورشید و باد قرار بگیرند، سلول‌های هیدروالکتریسیته نیازی به قرارگیری خاصی ندارند زیرا تغییرات کمی در سطوح رطوبت محلی وجود دارد.

سویتلانا لیوبچیک گفت: ما می توانیم به سیاست اتحادیه اروپا در زمینه استقلال انرژی کمک کنیم.

آندری لیوبچیک می گوید: به عنوان مثال، اگر هوا در بیرون 15- درجه باشد، بنابراین همه چیز یخ زده است، آب در هوا وجود نخواهد داشت.

راه حل

لیوبچیک همچنان بر روی پروژه‌ای که روی یک برنامه کاربردی واقعی با ترکیب سلول‌های هیگروالکتریک در یک سیستم گرمایش و سرمایش تمرکز دارد کار می کند.

آندری لیوبچیک افزود: ما هر دو فناوری را ترکیب کرده و آنها را به خودکفایی تبدیل می کنیم.سیستم گرمایش و سرمایش بر اساس یک پنل تابشی پیشرفته است که می تواند در سقف یک اتاق نصب شود.

لوله‌های آب سوراخ‌دار از بالای پانل عبور می‌کنند و بسته به اینکه هدف آن گرم کردن یا خنک کردن اتاق باشد به آن آب گرم یا سرد می‌دهند. سپس این پنل از طریق رطوبت اتمسفر گرما را به داخل اتاق می تاباند یا گرما را از آن جذب می کند. این روش شبیه به روشی است که پوست می تواند گرما را از طریق تعریق ساطع کند.

این سیستم باید بتواند پمپ هایی را تغذیه کند که آب را با استفاده از هیگروالکتریک تولید شده از عبور بخار آب به داخل و خارج از پنل به گردش در می آورند.

به گفته محققان، سیستم گرمایش خودکفا نشان می دهد که چگونه برق آبی می تواند به انتقال انرژی خالص به صفر کمک کند.