آب بریزید، تکان دهید، برق تولید کنید
تاریخ انتشار: ۲۴ اسفند ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۷۳۳۵۰۴۹
محققان نانوژنراتوری ساختند که درون آن آب ریخته می‌شود، سپس با تکان دادن ظرف، الکتریسیته برای تامین انرژی ۱۰۰ چراغ ال‌ای‌دی تولید می‌شود.
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، این دستگاه مبتنی بر آب می‌تواند انرژی حاصل از حرکت را به الکتریسیته تبدیل کند. در مقاله‌ای با عنوان Lightweight mobile stick-type water-based triboelectric nanogenerator with amplified current for portable safety devices که در نشریه Science and Technology of Advanced Materials به چاپ رسیده است محققان جزئیات ساخت این نانو ژنراتور تریبوالکتریک مبتنی بر آب را تشریح کردند که می‌تواند برای دستگاه‌های قابل حمل استفاده شود.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
علاقه روزافزون به وسایل الکترونیکی کوچک تقاضای زیادی برای منابع انرژی قابل حمل ایجاد کرده است. یکی از راه‌های تولید انرژی، برداشت انرژی از محیط مانند انرژی حرارتی، خورشیدی یا مکانیکی است. دانشمندان برای گرفتن انرژی مکانیکی، نیرویی که یک جسم از موقعیت و حرکت خود دریافت می‌کند، نانو ژنراتور‌های تریبوالکتریک ساخته‌اند که می‌توانند الکتریسیته را از طریق اصطکاک تولید کنند.
سانگمین لی، مهندس مکانیک از دانشگاه چانگ‌انگ در کره‌جنوبی توضیح می‌دهد: «نانو ژنراتور‌های تریبوالکتریک به دلیل خروجی الکتریکی بالا، هزینه کم و دسترسی آسان یکی از مؤثرترین ابزار‌ها برای برداشت انرژی مکانیکی هستند.»
ژنراتور‌های تریبوالکتریک هنگامی که دو ماده غیرمشابه با هم برخورد کرده و سپس از هم جدا می‌شوند، بار الکتریکی ایجاد می‌کنند. به‌عنوان مثال، هنگامی که یک بادکنک روی لباس مالیده می‌شود، شارژ می‌شود و می‌تواند به اشیا بچسبد. با این حال، اصطکاک بین دو ماده ناگزیر باعث آسیب می‌شود و طول عمر دستگاه را کاهش می‌دهد.
استفاده از مایعات می‌تواند اصطکاک را کاهش دهد، اما ژنراتور‌های مبتنی بر مایع در مقایسه با ژنراتور‌های جامد خروجی الکتریکی بسیار کمتری دارند. همچنین بین بزرگ کردن دستگاه به اندازه کافی برای حرکت مایع و تولید الکتریسیته، و در عین حال اطمینان از جمع و جور بودن آن به اندازه کافی برای قابل حمل بودن، یک رابطه معکوس وجود دارد.
برای غلبه بر این مشکلات، لی و همکارانش در کره جنوبی و آمریکا یک ژنراتور سبک وزن، فشرده و مبتنی بر آب ساختند که می‌تواند در هنگام تکان دادن نیروی الکتریکی تولید کند.
ساختار این دستگاه دارای طراحی چوب مانند، ساده است و از ۱۰ میلی‌لیتر آب، یک سیلندر پلیمری و الکترود تشکیل شده است. مواد پلیمری ظرف دارای بار منفی است. هنگامی که دستگاه تکان می‌خورد، آب بالا و پایین می‌رود و بار مثبتی به دست می‌آورد که به الکترودها منتقل می‌شود تا خروجی الکتریکی بالایی تولید کند.
این دستگاه کوچک و سبک وزن به دلیل مکانیزم و طراحی ساده می‌تواند در زندگی روزمره مورد استفاده قرار گیرد. لی توضیح می‌دهد که نیروی الکتریکی را می‌توان به سادگی با ریختن آب به ژنراتور و سپس تکان دادن آن تولید کرد.
محققان طرح‌های مختلف را آزمایش کردند، اندازه الکترودها، فضای فیزیکی بین آنها و مقدار آب را برای تعیین ترکیب بهینه تغییر دادند. آنها دریافتند که ظرف قابل حمل زمانی که فضای کافی برای حرکت آب و سطح الکترود بالایی داشته باشد، می‌تواند خروجی الکتریکی بالایی تولید کند که به ۷۱۰ ولت می‌رسد.
محققان نشان دادند که این ژنراتور می‌تواند ۱۰۰ چراغ ال‌ای‌دی را تغذیه کند، به این معنی که می‌توان از آن به‌عنوان چراغ ایمنی ترافیکی استفاده کرد که هنگام تکان دادن روشن می‌شود. این مطالعه پتانسیل نانو ژنراتور‌های تریبوالکتریک را برای استفاده در طیف وسیعی از کاربرد‌های روزمره نشان می‌دهد.
منبع: خبرگزاری دانشجو
کلیدواژه: تولید برق الکتریسیته منابع انرژی نانوذرات ژنراتور های تریبوالکتریک خروجی الکتریکی نانو ژنراتور تکان دادن قابل حمل
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت snn.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری دانشجو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۳۳۵۰۴۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
دردسرهای افزایش بیش‌ازحد انرژی‌های تجدیدپذیر برای آینده
بهره‌وری انرژی برای آینده‌ای پایدار حیاتی است، با این حال افزایش بیش‌ازحد استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بدون وجود زیرساخت‌های کارآمد و مدیریت مصرف، جهان را با مشکلات بسیار مواجه می‌کند.
به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، اتلاف انرژی یک مشکل بزرگ است و حدود سه‌چهارم انرژی جهانی به دلیل سیستم‌ها یا زیرساخت‌های ناکارآمد و رفتارهای مصرف نادرست هدر می‌رود. بهره‌وری انرژی اغلب به نفع افزایش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر نادیده گرفته می‌شود، حال آن‌که بهبود آن و کاهش اتلاف انرژی می‌تواند انتشار کربن را پایین آورد، در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند و بار تولید انرژی سبز را کاهش دهد. از آنجا که دولت‌ها بر توسعه ظرفیت انرژی‌های تجدیدپذیر خود تمرکز می‌کنند، بسیاری از آنها یک عنصر حیاتی برای تقویت امنیت انرژی پاک یعنی مدیریت زباله‌های انرژی را نادیده می‌گیرند.
دردسرهای افزایش اتکا به انرژی‌های تجدیدپذیرکشورها در سراسر جهان باید سیستم‌های موجود خود را اصلاح کنند تا اطمینان حاصل شود که انرژی در حمل‌ونقل و استفاده از بین نمی‌رود و شبکه‌های برق آماده پذیرایی از پروژه‌های انرژی پاک جدید می‌شوند که انتظار می‌رود طی دهه‌های آینده ارائه شوند.
این توسعه نیازمند تمرکز بیشتر بر کاهش اتلاف انرژی به جای افزایش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر است، زیرا جایگزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر بدون توجه به کارآمدی و کاهش مصرف در عمل بی‌فایده خواهد بود. یکی از موارد مشکل‌ساز در این زمینه برای اروپا، عرضه بیش از حد پنل‌های خورشیدی از چین به‌دنبال افزایش اهداف ظرفیت انرژی خورشیدی خود توسط دولت‌ها است.
چین در تولید مقادیر زیادی پنل با هزینه کم بسیار موفق بوده است. این امر به تولید بسیار کمتر پنل‌های خورشیدی در مناطق گران‌تر مانند اروپا و اتکای بیشتر به چین برای تهیه پنل‌های خورشیدی در سراسر جهان منجر شده و رقابت تولیدکنندگان داخلی را با مشکل مواجه کرده است. به این ترتیب دولت‌ها به فکر وضع تعرفه‌هایی بر صادرات انرژی‌های تجدیدپذیر چین هستند که به زودی به ایالات متحده نیز راه پیدا خواهد کرد.
انتظار می‌رود چین مقادیر زیادی پنل‌های خورشیدی را به کشورهای سراسر جهان بفروشد و به آنها امکان توسعه پروژه‌های انرژی خورشیدی کم‌هزینه را بدهد. این امر نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیر در فناوری انرژی خورشیدی است، با این حال می‌تواند منجر به اتکای بیش از حد به افزایش ظرفیت به جای بهبود کارایی در تمام منابع انرژی و کاهش مصرف انرژی شود.
بهره‌وری انرژی از لحاظ تاریخی بیشترین سهم را در کاهش گازهای گلخانه‌ای به ارمغان آورده است. معرفی مجدد آن برای عصر انرژی‌های تجدیدپذیر و دستیابی به اهداف کربن‌صفر خالص تا سال ۲۰۵۰، بشر را قادر می‌سازد تا به این روند ادامه دهد.
برخورداری از شانس مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی و پای‌بندی به توافق‌نامه پاریس در سال ۲۰۱۵ برای رسیدن به هدف کربن‌صفر خالص و حفظ گرمایش جهانی به زیر ۱.۵ درجه سانتی‌گراد، نیازمند بهره‌وری انرژی است. بهره‌وری انرژی می‌تواند یک‌سوم صرفه‌جویی کربن مورد نیاز را تا رسیدن به کربن‌صفر خالص تأمین کند و با برق‌رسانی هرچه بیشتر سیستم انرژی خود، ایجاد انعطاف‌پذیری در عرضه، تقاضا و ذخیره‌سازی انرژی و استفاده مجدد از گرمای اتلاف‌شده، کارایی انرژی را افزایش می‌دهد.
مهندسی سیستم انرژی آینده نشان می‌دهد که اتحادیه اروپا و بریتانیا ممکن است بتوانند با به حداکثر رساندن پتانسیل تقاضا، هزینه‌های اجتماعی سالانه ۱۱.۲ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۳۰ و ۱۶.۶ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۵۰ کاهش دهند. این انعطاف‌پذیری به این مناطق کمک می‌کند تا انتشار گاز کربن‌دی‌اکسید خود را تا حدود ۴۰ میلیون تن کاهش دهند و تولید برق از گاز طبیعی را به میزان ۱۰۶ تراوات ساعت یا حدود یک‌پنجم مصرف گاز طبیعی اتحادیه اروپا برای تولید برق نسبت به سال ۲۰۲۲ کاهش دهد. انتقال از سوخت‌های فسیلی به یک سیستم کاملاً الکتریکی می‌تواند تا ۴۰ درصد از مصرف انرژی نهایی را کاهش دهد.
بهره‌وری انرژی در فناوری‌های نوظهوراطمینان از بهره‌وری انرژی در فناوری‌های نوظهور نیز بسیار مهم است. بازار هیدروژن با سرعتی بالا در حال رشد است، زیرا دولت‌ها و شرکت‌ها در سراسر جهان به دنبال جایگزین‌های سوخت پاک‌تر برای نیرو دادن به صنایعی مانند تولید و هوانوردی هستند. تبدیل انرژی تجدیدپذیر به هیدروژن از طریق الکترولیز به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد که بسیاری معتقدند بهتر است به‌طور مستقیم به‌عنوان برق مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین جهان باید فناوری‌های الکترولیز با راندمان بالا را برای بهبود فرآیند تبدیل و تمرکز بر کاهش تقاضا برای هیدروژن توسعه دهد. به این ترتیب یکپارچه‌سازی استراتژیک بخش‌هایی که گرمای اضافی را برای کاهش تقاضای انرژی و افزایش کارایی به کار می‌برند، ممکن و ضروری است.
تا پایان دهه تا ۵۳ درصد از انرژی ورودی جهانی به‌عنوان گرمای اضافی هدر می‌رود، اما این گرما می‌تواند برای تأمین انرژی ماشین‌آلات و همچنین گرمایش ساختمان‌ها و آب استفاده می‌شود.
سیستم‌های انرژی موجود در سطح جهانی بسیار ناکارآمد هستند و تقاضای انرژی در جهان همچنان در حال افزایش است. بنابراین، دولت‌ها در تلاش هستند تا به سرعت منابع انرژی موجود را با انرژی‌های تجدیدپذیر جایگزین کنند تا از تلاش‌های کربن‌زدایی حمایت کنند. در این میان برای کاهش ناکارآمدی‌ها و مهار مصرف غیرضروری انرژی، کار چندانی انجام نمی‌شود. بهبود بهره‌وری انرژی و کاهش استفاده بیش از حد به کاهش انتشار کربن و همچنین کاهش بار دولت‌هایی که به دنبال افزایش تولید انرژی سبز با سرعتی ناپایدار هستند، کمک می‌کند.
کد خبر 748687
علت فوت پزشک متخصص در استان فارس در دست بررسی است