ابتكار مذهل حوّل قطرات ماء إلى كهرباء.. أنار 12 مصباحا

اكتشف فريق من الباحثين طريقة ذكية لتحويل قطرات الماء ‏المتساقطة مثل قطرات المطر إلى كهرباء قابلة ‏للاستخدام.‏

وأوضح موقع "سايتك ديلي"، في تقرير ترجمته "عربي21" أنه من خلال توجيه القطرات عبر أنبوب عمودي ضيق لإنشاء ‏‏تدفق سلِس، تمكنوا من فصل الشحنات الكهربائية وتجميع ‏الطاقة بكفاءة مذهلة.

ولم يتغلب هذا النظام البسيط على عيوب ‏طرق فصل الشحنات التقليدية فحسب، بل أنتج أيضا طاقة ‏كافية لإضاءة ١٢ مصباح ‏LED‏.

‏‎و ‎مع تطبيقات محتملة على ‏أسطح المنازل وفي البيئات الحضرية، يمكن أن يوفر هذا ‏النظام المبتكر بديلا مستداما ومنخفض التكلفة للطاقة ‏الكهرومائية‎.‎

وعند تلامس مادتين، يمكن أن تتغير الشحنات على سطحيهما ومن الأمثلة المألوفة على ذلك الكهرباء الساكنة الناتجة عن ‏فرك بالون على جلدك. وبالمثل، عندما يتدفق الماء على ‏أسطح معينة، فإنه قد يكتسب شحنة كهربائية أو يفقدها.

وقد ‏استفاد باحثون، نشروا نتائجهم  في مجلة ‏ACS Central ‎Science، من هذا التأثير لتوليد الكهرباء باستخدام قطرات ‏تشبه قطرات المطر تتدفق عبر أنبوب ضيق. ينتج النظام ‏طاقة كافية لإضاءة 12 مصباح ‏LED‏.‏

وقال سيولينغ سوه، المؤلف المشارك في الدراسة: "الماء ‏الذي يتساقط عبر أنبوب عمودي يولّد كمية كبيرة من ‏الكهرباء باستخدام نمط محدد لتدفق المياه: التدفق السلِس. ‏يمكن أن يسمح نمط التدفق السلِس هذا بجمع طاقة المطر ‏لتوليد كهرباء نظيفة ومتجددة".‏

وتعمل الطاقة الكهرومائية التقليدية عن طريق تحريك كميات ‏كبيرة من المياه لتشغيل التوربينات. لكن هذا لا ينجح إلا في ‏الأماكن ذات المياه الوفيرة، مثل الأنهار. أما بالنسبة لتدفقات ‏المياه الأصغر والأبطأ، فقد استكشف الباحثون بديلا: فصل ‏الشحنات. تولد هذه العملية الكهرباء أثناء تدفق المياه عبر ‏قناة مبطنة بسطح موصل. ومع ذلك، فهي غير فعالة للغاية ‏لأن الشحنات تتراكم فقط عند السطح الذي يلامسه الماء.‏

ولتحسين الكفاءة، حاول العلماء استخدام قنوات دقيقة ونانوية ‏لزيادة مساحة السطح. لكن هذه القنوات صغيرة جدا لدرجة ‏أن الماء لا يتدفق عبرها بسهولة، ويستهلك ضخه طاقة أكبر ‏مما ينتجه النظام. لحل هذه المشكلة، بحث سوه وتشي كيت ‏آو وفريقهما عن طريقة لتوليد الكهرباء باستخدام قنوات أكبر ‏تسمح لمياه الأمطار بالمرور بشكل طبيعي.‏

وصمم الفريق نظاما بسيطا يتدفق فيه الماء من أسفل برج عبر ‏إبرة معدنية، ويقذف قطرات بحجم قطرات المطر إلى فتحة ‏أنبوب بوليمر عمودي يبلغ ارتفاعه 12 بوصة (32 سم) ‏وعرضه مليمترين. تسبب تصادم القطرات في أعلى الأنبوب ‏في تدفق سلِس: أعمدة قصيرة من الماء تتخللها جيوب ‏هوائية. أثناء تدفق الماء داخل الأنبوب، انفصلت الشحنات ‏الكهربائية. ثم جُمعت المياه في كوب أسفل الأنبوب. وُضعت ‏أسلاك في أعلى الأنبوب وفي الكوب لتجميع الكهرباء.‏

وحوّل نظام تدفق المياه عبر الأنابيب أكثر من 10 بالمئة من طاقة ‏الماء المتساقط عبر الأنابيب إلى كهرباء. وبالمقارنة مع تدفق ‏الماء في تيار مستمر، أنتج تدفق المياه السلِس عبر الأنابيب ‏كهرباء أكثر بخمس مرات من حيث الحجم. ولأن سرعة ‏قطرات المطر التي تم اختبارها كانت أبطأ بكثير من سرعة ‏المطر، يقترح الباحثون إمكانية استخدام النظام لجمع ‏الكهرباء من قطرات المطر المتساقطة.‏

وفي تجربة أخرى، لاحظ الباحثون أن نقل الماء عبر أنبوبين، ‏إما في وقت واحد أو بالتتابع، ولّد طاقة مضاعفة. باستخدام ‏هذه المعلومات، قاموا بتوجيه الماء عبر أربعة أنابيب، وقام ‏النظام بتشغيل 12 مصباح‎ LED ‎بشكل مستمر لمدة 20 ‏ثانية. يقول الباحثون إن طاقة تدفق المياه عبر الأنابيب قد ‏تكون أسهل في التركيب والصيانة من محطات الطاقة ‏الكهرومائية، وقد تكون مناسبة للمساحات الحضرية مثل ‏أسطح المنازل.‏

المصدر: عربي21