المحتوي

كشف علماء صينيون مؤخرًا عن مولد طاقة كهرومائية عائم يحول طاقة قطرات المطر مباشرة إلى كهرباء أثناء وضعها على سطح الماء.

كيفية إنتاج الكهرباء من قطرات المطر

تم تصميم مولد الكهرباء بالقطرات المتكاملة مع الماء (W-DEG) في جامعة نانجينغ للملاحة الجوية والفضائية (NUAA). وهو جهاز خفيف الوزن ومنخفض التكلفة يستخدم الماء كمكون هيكلي وكهربائي.

بخلاف مولدات الكهرباء التقليدية التي تعمل بالقطرات (C-DEGs)، والتي تعتمد على أنظمة أرضية صلبة مزودة بأقطاب كهربائية معدنية.

حيث يطفو التصميم الجديد بحرية، فهو يجمع الطاقة دون شغل مساحة أرضية أو الحاجة إلى مواد ثقيلة.

في حين تعتمد مولدات الكهرباء التقليدية على قطرات المطر على ركيزة صلبة وقطب سفلي معدني لإنتاج الكهرباء. عندما تضرب قطرات المطر فيلمًا عازلًا. وبالتالي توليد شحنات عند ملامستها.

مع ذلك، ورغم أن هذه الأجهزة قادرة على إنتاج جهد كهربائي عالي “غالباً مئات الفولتات”. فإن تصميماتها ثقيلة ومكلفة ومحدودة باستخدام مواد بناء صلبة.

في المقابل، يطفو الجهاز الجديد المدمج بالماء، الذي ابتكره جو وفريقه، مباشرة على مسطح مائي، حيث يعمل الماء نفسه كركيزة داعمة وكقطب موصل.

وفقًا لفريق البحث، يستخدم جهاز W-DEG الجديد الماء الطبيعي كقطب سفلي. يُقلل هذا التصميم وزن المادة بنحو 80%. ويُخفّض التكاليف بنحو النصف مقارنةً بالأنظمة التقليدية.

أحدث مولدات الكهرباء

في الوقت نفسه عندما تصطدم قطرات المطر بالغشاء العازل العائم، فإن عدم انضغاط الماء وتوتره السطحي العالي يوفران القوة الميكانيكية اللازمة لدعم الاصطدام. وهذا يمكّن القطرات من الانتشار بكفاءة على السطح.

في هذه الأثناء، تعمل الأيونات الموجودة في الماء كحاملات شحن، مما يمكّنه من العمل كقطب كهربائي مستقر وفعال.

كما تضمن هذه الخصائص مجتمعةً أن ينتج المولد العائم جهدًا كهربائيًا يبلغ حوالي 250 فولتًا لكل قطرة، وهو ما يُضاهي الأجهزة الأرضية التقليدية التي تعتمد على أقطاب كهربائية معدنية.

فيما يتميز الجهاز أيضًا بمتانته، فقد أظهرت الاختبارات المعملية أن أداء W-DEG كان موثوقًا به في درجات حرارة ومستويات ملوحة متفاوتة. وحتى في مياه البحيرات الملوثة بالبكتيريا.

على عكس العديد من أجهزة الطاقة التي تتدهور في البيئات القاسية. استمر المولد العائم في العمل بشكل مستقر بفضل الخمول الكيميائي لطبقته العازلة ومرونة بنيته القائمة على الماء.

فيما لمنع تراكم المياه الذي قد يعيق توليد الطاقة. لكن أضاف الباحثون فتحات تصريف دقيقة تسمح بتدفق المياه للأسفل وليس للأعلى. وتحافظ على السطح خاليًا من اصطدامات القطرات.