مولدهای الکتریسیته ساکن کوچک می توانند از امواج انرژی تولید کنند

یک روش هوشمندانه برای سنتز تعداد زیادی نانو ژنراتور که از الکتریسیته ساکن برای تولید جریان استفاده می‌کنند، می‌تواند نوع جدیدی از انرژی موج را ایجاد کند.

توسط مایکل لو پیج

قدرت موج ممکن است از ژنراتورهای کوچکی که به پدیده ای به نام اثر اصطکاک الکتریکی متکی هستند، تقویت شود. تیمی در چین از طرحی رونمایی کرده اند که رکورد قبلی برق تولید شده در هر حجم با استفاده از این فناوری را دو برابر می کند.

برخلاف انرژی بادی و خورشیدی، هزینه های بالا همچنان مانع از بلند شدن قابل توجه انرژی امواج می شود. جوآئو ونتورا از دانشگاه پورتو در پرتغال می‌گوید: سیستم‌های موجود زمانی نیرو تولید می‌کنند که حرکت موج القای الکترومغناطیسی را تحریک می‌کند، که شامل حرکت آهن‌رباها از طریق سیم‌پیچ‌ها است، اما آنها سنگین، گران و ناکارآمد هستند.

گروه ونتورا و دیگران در عوض در تلاشند تا سیستم‌های انرژی موجی ایجاد کنند که با بهره‌برداری از تجمع الکتریسیته ساکن در هنگام ساییده شدن مواد مختلف به هم، مانند یک بادکنک روی مو، انرژی را جذب کنند. این پدیده به عنوان اثر اصطکاک الکتریکی شناخته می شود و تخلیه الکتریسیته ساکن انباشته شده می تواند جریان ایجاد کند.

چندین تیم در حال توسعه این فناوری برای کاربردهای کوچک مانند نیرو دادن به ضربان سازها یا تولید برق از حرکت جوراب یا کوله پشتی هستند، اما تاکنون هیچ دستگاهی حاوی ژنراتورهای نانوالکتریک اصطکاکی به فروش نرسیده است.

از آنجایی که جریان تولید شده توسط هر نانو ژنراتور کم است، برای قدرت موج، ایده این است که هزاران نانو ژنراتور الکتریکی اصطکاکی را در زنجیره‌های بلندی که توسط هادی‌های انعطاف‌پذیر به هم متصل شده‌اند، به یکدیگر متصل کنیم. امروزه، بسیاری از طرح‌های انرژی موج شامل کره‌هایی هستند که در داخل هر نانو ژنراتور می‌چرخند.

اکنون، تیمی به رهبری ژونگ لین وانگ در موسسه نانوانرژی و نانوسیستم پکن در چین، که اولین ژنراتور نانوالکتریکی را در سال 2012 ایجاد کردند، طرح انرژی موجی متشکل از یک سیم پیچ فنر مانند در داخل یک سیلندر ایجاد کردند. وقتی استوانه در امواج به جلو و عقب نوسان می کند، قسمت های مختلف مارپیچ با هم تماس پیدا کرده و از هم جدا می شوند و جریانی تولید می کنند.

در آزمایشات آزمایشگاهی، این دستگاه تا 347 وات برق در هر متر مکعب تولید کرد که دو برابر بهترین تولید قبلی و تا 30 برابر بیشتر از سایر طرح های برق اختصاصی است.

ونتورا که در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید: «این گروه در توسعه ساختار اصطکاک الکتریکی جدید که چگالی انرژی قابل توجهی را ارائه می‌کند، پیشرفت چشمگیری داشته است.

او می گوید که با نانو ژنراتورهای الکتریکی اختصاصی، ساختاری که برای تولید برق استفاده می شود معمولاً بسیار بزرگتر از لایه نازک الکتریسیته اختصاصی است. “اگر بتوانید تعداد بیشتری را در همان فضا ببندید، مزایای بزرگی خواهید داشت.”

ونتورا می‌گوید این کار بر برخی از موانع اصلی که مانع از استقرار نانو ژنراتورهای الکتریکی اصطکاکی برای برداشت انرژی امواج می‌شود، غلبه می‌کند.

اما استفان سالتر، یکی از پیشگامان انرژی امواج در دانشگاه ادینبورگ، بریتانیا، متقاعد نشده است که نانو ژنراتورهای الکتریکی اصطکاکی بتوانند از طرح‌های معمولی مانند سیستم Pelamis بهتر عمل کنند. سالتر می‌گوید به‌علاوه، از آنجایی که این فرآیند شامل اصطکاک است، فرسودگی نیز مشکل‌ساز خواهد بود، و تیم نمی‌گوید چگونه با این موضوع برخورد خواهند کرد.

مرجع مجله: یک زمینDOI: 10.1016/j.oneear.2022.08.013