جهاز جديد يحوّل رطوبة الجو إلى طاقة كهربائية.. يغيّر مستقبل الإلكترونيات المستدامة

في دراسة نُشرت في مجلة Nano Energy، أعلن باحثون من جامعة كوين ماري في لندن، وجامعة وارويك، وإمبريال كوليدج لندن، وجامعة يونيفرسيتاس ميركاتوروم، عن تطوير مولد كهربائي مستدام وقابل للتحلل الحيوي يعتمد على رطوبة الهواء كمصدر للطاقة.

ويعتمد الجهاز، المعروف باسم “مولد الطاقة من الرطوبة”، على مواد آمنة غذائيًا تشمل الجيلاتين وملح الطعام (كلوريد الصوديوم) والكربون النشط، ويحوّل بخار الماء في الهواء، الذي يُعد عادة تحديًا للإلكترونيات، إلى مصدر للطاقة الكهربائية.

ويمثل هذا الابتكار تحولًا مهمًا في تصميم الأجهزة الإلكترونية، إذ يحوّل الرطوبة الجوية من عامل معيق إلى مصدر طاقة فعال.

وأوضح الباحثون أن الجهاز يُصنع عبر عملية بسيطة تعتمد على الماء، ويستفيد من مواد غير سامة ومتوفرة على نطاق واسع، ما يجعله خيارًا واعدًا نحو إلكترونيات أكثر استدامة ودائرية.

ويعمل الجهاز من خلال امتصاص جزيئات الماء من الهواء أو من سطح الجلد، حيث يؤدي تبخر محلول الجيلاتين والملح إلى تكوين بنية ثلاثية الطبقات ذاتية التنظيم.

وعند تعرضها للرطوبة، تسمح هذه البنية بحركة الأيونات داخل المادة، ما يولّد تيارًا كهربائيًا مستقرًا يبلغ نحو 1 فولت لكل وحدة، ويمكن أن يستمر لأكثر من 30 يومًا.

ومن خلال ربط عدة وحدات على التوالي، تمكن الفريق البحثي من إنتاج جهد يصل إلى 90 فولت وتيار يبلغ 5.08 ميلي أمبير، وهو ما يكفي لتشغيل أجهزة صغيرة مثل شريط من 40 مصباح LED.

كما أظهر الجهاز قدرة على العمل كمستشعر حيوي حساس يمكن ارتداؤه على الجلد، إذ يتغير إنتاجه الكهربائي تبعًا للتغيرات في الرطوبة، ما يسمح برصد أنماط التنفس والتغيرات المرتبطة بالكلام عبر بخار الزفير.

وأثبتت التجارب إمكانية استخدامه في الاستشعار دون تلامس، ما يفتح الباب أمام تطبيقات في الرعاية الصحية والتفاعل بين الإنسان والآلة دون الحاجة إلى بطاريات تقليدية.

ويمتاز الجهاز أيضًا بإمكانية التحلل الحيوي الكامل، إذ يمكن أن يتحلل في التربة خلال أسابيع قليلة أو يذوب في الماء بعد انتهاء عمره التشغيلي، ما يقلل من النفايات الإلكترونية ويعزز مفهوم الإلكترونيات الدائرية.