طريقة بسيطة لحصد المزيد من “الطاقة الزرقاء” من الأمواج.. تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء
كما سيخبرك أي راكب أمواج، فإن الأمواج لها تأثير قوي، الآن، نحن على بعد خطوة واحدة من التقاط الطاقة الكامنة وراء المد والجزر المستمر للمحيطات باستخدام جهاز حصاد “الطاقة الزرقاء” المحسّن.
أفاد الباحثون في ACS Energy Letters أن مجرد إعادة وضع القطب الكهربائي – من مركز الأنبوب المملوء بالسائل إلى النهاية حيث يصطدم الماء بأكبر قدر من القوة – أدى إلى زيادة كبيرة في كمية طاقة الأمواج التي يمكن حصادها.
يُطلق على جهاز تجميع الطاقة الموجية على شكل أنبوب، والذي قام الباحثون بتحسينه، اسم المولد النانوي الكهربي السائل والصلب (TENG) يقوم TENG بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء حيث يتحرك الماء ذهابًا وإيابًا على الجزء الداخلي للأنبوب. أحد الأسباب التي تجعل هذه الأجهزة غير عملية حتى الآن للتطبيقات واسعة النطاق هو انخفاض إنتاجها من الطاقة.
كان هدف كل من Guozhang Dai وKai Yin وJunliang Yan وزملائهم هو زيادة قدرة TENG السائلة الصلبة على حصاد الطاقة من خلال تحسين موقع القطب الكهربائي الذي يجمع الطاقة.
استخدم الباحثون أنابيب بلاستيكية شفافة مقاس 16 بوصة لإنشاء اثنين من TENGs. داخل الجهاز الأول، وضعوا قطبًا من رقائق النحاس في وسط الأنبوب، وهو الموقع المعتاد في TENGs السائلة الصلبة التقليدية.
ومن أجل التصميم الجديد، قاموا بإدخال قطب كهربائي من رقائق النحاس في أحد طرفي الأنبوب.
ثم ملأ الباحثون الأنابيب ربعها بالماء وأغلقوا الأطراف. سلك يربط الأقطاب الكهربائية بدائرة خارجية.
وبوضع كلا الجهازين على سطح الطاولة، قام الكرسي الهزاز بتحريك الماء ذهابًا وإيابًا داخل الأنابيب وتوليد تيارات كهربائية عن طريق تحويل الطاقة الميكانيكية – الاحتكاك الناتج عن اصطدام الماء أو انزلاقه على الأقطاب الكهربائية – إلى كهرباء.
ومقارنة بالتصميم التقليدي، وجد الباحثون أن التصميم الأمثل زاد من تحويل الجهاز للطاقة الميكانيكية إلى تيار كهربائي بمقدار 2.4 مرة.
في تجربة أخرى، قام جهاز TENG الأمثل بوميض مجموعة من 35 مصباح LED يتم تشغيلها وإيقافها عندما يدخل الماء إلى قسم الأنبوب الذي يغطيه القطب الكهربائي ثم يتدفق بعيدًا، على التوالي.
يقول الباحثون إن هذه العروض التوضيحية تضع الأساس لحصاد الطاقة الزرقاء على نطاق واسع من أمواج المحيط وتظهر إمكانات أجهزتهم لتطبيقات أخرى مثل اتصالات الإشارات اللاسلكية تحت الماء.
