لم تعد النباتات المزيفة إضافات مملة لمنزلك، حيث ابتكر العلماء أجهزة صغيرة على شكل أوراق الشجر تسخر الرياح والأمطار لتوليد الكهرباء. دراسة حديثة نشرت في مجلة ACS الكيمياء والهندسة المستدامة تفاصيل هذه "محطات الطاقة" الحرفية. اختبر الفريق جامعات الطاقة هذه من خلال دمجها في نباتات صناعية.

يمكن للطبيعة أن تنتج الكهرباء بعدة طرق. على سبيل المثال، تقوم الألواح الشمسية بتحويل الطاقة الضوئية من الشمس، وتقوم توربينات الرياح بتحويل الطاقة الحركية للهواء المتحرك. لكن هذه الطرق غالبًا ما تعتمد على مصدر واحد وبالتالي لا تعمل إلا إذا كان هذا المصدر متاحًا. على سبيل المثال، لا تعمل الألواح الشمسية بعد غروب الشمس، ولا تنتج الأيام الهادئة الكثير من طاقة الرياح.

"محطة الطاقة" هذه هي عبارة عن مولد على شكل ورقة شجر باللون البيج كما هو موضح هنا، والذي يمكنه استخلاص الطاقة من النسيم وقطرات المطر المتساقطة. مصدر الصورة: مقتبس من الكيمياء والهندسة المستدامة ACS، 2024، DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c03620

في الآونة الأخيرة، ظهرت أدوات حصاد الطاقة متعددة المصادر كوسيلة لحصاد الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة المختلفة في جهاز واحد، مما يؤدي إلى تعظيم الإنتاج المحتمل. لذلك أراد رافيندر داهيا وزملاؤه إنشاء آلة تجميع طاقة متعددة المصادر يمكنها توليد الكهرباء من الرياح والأمطار.

قام فريق البحث ببناء نوعين مختلفين من حصادات الطاقة: مولد نانوي ثلاثي الكهرباء (TENG) لحصد الطاقة الحركية من الرياح، ومولد طاقة القطرات (DEG) لحصد الطاقة من قطرات المطر المتساقطة. يتكون TENG من طبقة من ألياف النايلون النانوية محصورة بين طبقة من متعدد رباعي فلورو إيثيلين (المعروف باسم Teflon™) وأقطاب نحاسية.

عندما يتم ضغط هاتين الطبقتين من المواد على بعضهما البعض، يتم توليد الكهرباء الساكنة وتحويلها إلى طاقة كهربائية. يُستخدم أيضًا بولي تترافلوروإيثيلين في تصنيع مادة DEG، وهي مقاومة للماء ومغطاة بنسيج موصل كأقطاب كهربائية. عندما تضرب قطرة مطر أحد الأقطاب الكهربائية، فإنها تسبب خللاً في الشحنة، مما يولد تيارًا صغيرًا وجهدًا عاليًا. في ظل الظروف المثالية، يمكن لـ TENG إنتاج 252 فولت ويمكن لـ DEG إنتاج 113 فولت، ولكن لفترة قصيرة فقط.

قام فريق البحث بتثبيت DEG أعلى TENG ودمج المولد على شكل ورقة في النبات الاصطناعي. عندما تتعرض هذه المولدات على شكل أوراق الشجر لظروف تحاكي الرياح الطبيعية والأمطار، فإنها تومض لفترات قصيرة من الوقت لتشغيل 10 مصابيح LED. ويقول الباحثون إن جهاز "محطة توليد الطاقة" الذي يثبت المفهوم يمكن تطويره إلى نظام أكبر أو شبكة أكبر من محطات الطاقة لإنتاج طاقة نظيفة من المصادر الطبيعية.

المصدر المجمع: ScitechDaily