قد يكون المطر وسيلة نظيفة لتوليد الكثير من الكهرباء

ولدت قطرات الماء التي تسقط عبر أنبوب ما يكفي من الكهرباء لتشغيل 12 مصابيح LED. يمكن استخدام مثل هذا النهج في يوم من الأيام في الأنظمة القائمة على السقف لحصاد الكثير من الطاقة النظيفة من المطر.

يقول Siowling Soh في جامعة سنغافورة الوطنية: “تقع المطر على الأرض كل يوم. كل الطاقة تضيع بسبب عدم وجود نظام لحصاد طاقة المطر”.

عادة ، عندما نولد الكهرباء من الماء ، نستخدم حركة الكثير منها لقيادة التوربينات في النهر أو البحر أو حتى في أنابيب مياه الشرب. لكن الماء الذي يتدفق على سطح موصل كهربائيًا يمكن أن يولد شحنه الكهربائي الخاص به من خلال عملية تسمى فصل الشحنة. هذا مدفوعًا بروتونات مشحونة إيجابية لجزيئات الماء التي تبقى في السائل والإلكترونات المشحونة سلبًا التي يتم التبرع بها على السطح ، بقدر ما يمكنك توليد الكهرباء الساكنة عن طريق فرك بالون على شعرك.

عادة ما تكون هذه الظاهرة وسيلة غير فعالة لتوليد الكهرباء لأن الشحنة الكهربائية يتم إنشاؤها فقط على السطح لمسات الماء ، وإذا كنت تستخدم القنوات الدقيقة أو النانوية لزيادة مساحة السطح ، فسوف ينتهي بك الأمر إلى مزيد من الطاقة لضخ الماء فيها أكثر مما تتراجع عنه.

الآن ، ابتكر Soh وزملاؤه مجموعة بسيطة تعتمد على الجاذبية لنقل الماء إلى أسفل أنبوب رأسي يبلغ طوله 32 سنتيمترًا بقطر داخلي يبلغ 2 ملليمترات.

يتدفق الماء من أسفل الحاوية عبر إبرة أفقية من الفولاذ المقاوم للصدأ ، ثم يسقط نحو الأنبوب أدناه. وبينما تصطدم قطرات المياه الشبيهة بالأمطار في الجزء العلوي من الأنبوب ، فإنها تلتقط جيوب الهواء ، مما يخلق ما يسمى تدفق المكونات عند سقوطها. يبدو أن هذا التدفق المفصل يساعد على الشحنات الكهربائية لجزيئات الماء منفصلة أثناء سفرها إلى أسفل الأنبوب. الأسلاك في أعلى وأسفل الأنبوب ثم حصاد الكهرباء المولدة.

في تجربة ، أنتج أنبوب واحد 440 ميكرووات. عندما استخدم الباحثون أربعة أنابيب في وقت واحد ، يمكنهم تشغيل 12 مصابيح LED لمدة 20 ثانية.

يقول سوه: “يمكننا ، لأول مرة ، حصاد طاقة المطر ، أو غيرها من المصادر الطبيعية مثل الأنهار أو الشلالات ، عن طريق فصل الشحنة في الواجهة السائلة الصلبة”.

قد لا تبدو كمية الكهرباء المتولدة مثيرة للإعجاب بشكل خاص ، لكن SOH تقول إن الإعداد حول أكثر من 10 في المائة من طاقة الماء المتساقط عبر الأنابيب إلى الكهرباء ، وهو خمسة أوامر ذات حجم أكثر من الكهرباء التي تم الحصول عليها من الماء المتدفق عبر الأنابيب في تيار مستمر.

يقول: “تسقط المطر من بضعة كيلومترات في السماء إلى الأرض ، لذلك هناك مساحة كبيرة في مساحة ثلاثية الأبعاد لحصاد طاقة المطر”. هذا يشير إلى أنه يمكن استخدام النظام لتوليد الكهرباء من المطر ، وربما على أسطح المنازل.

يقول شانون آميس في معهد الطاقة الكهرومائية المنخفضة في بوسطن: “إذا كان يمكن تطويرها بطريقة يمكن أن تكون مفيدة على أساس منزل على حدة ، فقد يكون ذلك أمرًا مفيدًا حقًا”.