Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidikan dalam bidang tenaga boleh diperbaharui telah mencapai kemajuan besar dalam pencarian berterusan untuk sumber tenaga baharu. Salah satu inovasi ini, yang telah mula menjana minat yang besar, ialah hygroelektrik, sejenis tenaga yang dijana daripada kelembapan di udara. Konsep ini, yang diperoleh daripada keupayaan bahan tertentu untuk menghasilkan cas elektrik sebagai tindak balas kepada perubahan kelembapan, sedang dalam proses pembangunan dan boleh merevolusikan cara kita memperoleh tenaga.
Apakah itu Higroelektrik?
La hygroelektrik, juga dikenali sebagai tenaga higroelektrik, ialah kaedah inovatif untuk menjana tenaga elektrik dengan memanfaatkan kelembapan persekitaran. Tidak seperti tenaga boleh diperbaharui lain seperti solar atau angin, ia tidak bergantung kepada faktor iklim tertentu seperti cahaya matahari langsung atau angin. Bahan higroskopik adalah kunci kepada fenomena ini, kerana ia mampu menyerap molekul air yang wujud dalam persekitaran dan menjana perbezaan potensi yang menghasilkan tenaga elektrik.
Kemajuan ini, yang lahir daripada pengajian perintis di universiti seperti Massachusetts (UMass) dan Campinas (Brazil), telah membuka peluang baharu dalam bidang tenaga boleh diperbaharui. Telah ditunjukkan bahawa bahan-bahan tertentu, seperti graphene oxide (GO) atau wayar nano protein, boleh menjana cas elektrik apabila bersentuhan dengan kelembapan.
Dalam kes graphene oxide, molekul air yang melekat pada permukaannya mencipta perbezaan potensi yang membolehkan penjanaan arus elektrik apabila disambungkan ke litar luaran. Ini adalah penemuan penting, kerana dianggap bahan memerlukan cahaya matahari untuk menjana elektrik. Higroelektrik tidak mempunyai sekatan meteorologi ini, yang menjadikannya penyelesaian yang sangat menjanjikan untuk masa hadapan.
Bagaimanakah Higroelektrik Berfungsi?
Proses yang membolehkan penjanaan elektrik daripada kelembapan adalah berdasarkan interaksi antara bahan higroskopik dan molekul air dalam persekitaran. Bahan-bahan ini, seperti yang dinyatakan sebelum ini, mempunyai keupayaan untuk menyerap air dan menjana a perbezaan beban. Dalam projek CATCHER, yang dibiayai oleh Kesatuan Eropah, telah menunjukkan bahawa air di atmosfera boleh mengumpul cas elektrik selepas bersentuhan dengan zarah habuk yang juga berada di udara. Interaksi antara zarah ini dan titisan lembapan menghasilkan perbezaan potensi yang kecil, yang, apabila cukup besar, membolehkan arus elektrik yang berguna diperolehi.
Bahan Utama
Salah satu bahan yang paling banyak digunakan untuk jenis tenaga ini ialah wayar nano protein tumbuh daripada Geobacter sulfurreducens, bakteria yang mampu memindahkan elektron yang bersentuhan dengan lembapan. Peranti gen udara dibangunkan oleh UMass Amherst berfungsi dengan menyambungkan wayar nano ini dengan elektrod kecil untuk menjana elektrik daripada udara.
Satu lagi contoh yang menjanjikan ialah penggunaan graphene oxide (GO), bahan yang telah menunjukkan kapasiti yang hebat untuk menjana cas elektrik. Apabila molekul air dari atmosfera melekat pada permukaan GO, perbezaan cas berlaku yang menyebabkan elektron mengalir ke arah molekul air, menghasilkan arus elektrik.
Elektrod dan Nanopores
Pelupusan elektrod Ia juga memainkan peranan penting dalam meningkatkan kecekapan higroelektrik. Malah, mereka menggunakan logam konduktif seperti platinum, emas o membayar untuk meningkatkan kecekapan penangkapan elektrik.
Tambahan pula, struktur bahan juga mempunyai kesan langsung terhadap keupayaannya untuk menjana tenaga. Ia telah ditunjukkan dalam penyelidikan baru-baru ini bahawa, dengan mencipta nanopores Dalam bahan ini (iaitu tebukan kecil kurang daripada 100 nanometer), jumlah lembapan yang dikumpul dan oleh itu jumlah tenaga yang dihasilkan boleh ditingkatkan.
Aplikasi Masa Depan Higroelektrik
Walaupun teknologi masih dalam peringkat pembangunan, potensinya sangat tinggi. Dalam jangka pendek, aplikasi sedang diterokai untuk memberi suapan peranti kecil seperti jam tangan pintar, penderia perubatan dan peranti IoT. Sistem ini sesuai untuk higroelektrik kerana ia memerlukan tenaga yang sangat sedikit dan, dalam banyak kes, digunakan di tempat di mana kelembapan sentiasa ada, seperti di dalam rumah atau bangunan.
Pada masa hadapan yang lebih jauh, permohonan berskala besar boleh dipertimbangkan. Penyelidikan seperti projek HUNTER Mereka memberi tumpuan kepada pembangunan bahan dan peranti yang boleh mengubah tenaga lembapan kepada kuantiti yang lebih besar. Contohnya, penyepaduan peranti ini dalam panel solar untuk beroperasi pada waktu malam apabila tenaga suria tidak tersedia.
Di tempat yang mempunyai tahap kelembapan yang tinggi, seperti persekitaran tropika, ini pengumpul hygroelektrik Ia boleh dipasang di rumah untuk menjana sumber tenaga mesra alam yang berterusan. Tambahan pula, ketersediaannya 24/7 mengatasi gangguan sumber boleh diperbaharui lain seperti tenaga suria dan tenaga angin.
Penyelidikan dan Cabaran Semasa
Salah satu cabaran semasa dalam pembangunan teknologi higroelektrik ialah berskala. Jumlah kuasa yang dihasilkan oleh satu peranti adalah agak kecil, jadi penyelidik mencari cara untuk menyusun berbilang unit atau menambah baik bahan untuk meningkatkan kuasa yang dijana.
El Projek penangkap sedang mengusahakan panel prototaip yang berukuran 1 meter persegi dan boleh menghasilkan sehingga 20W/m2. Walaupun ia tidak mencukupi untuk membekalkan seluruh isi rumah, ia adalah satu langkah besar ke arah daya maju komersial. Dalam jangka panjang, menggabungkan teknologi ini dengan bentuk penjanaan tenaga lain boleh membawa kepada a infrastruktur tenaga yang lebih pelbagai dan mampan.
Pemilihan bahan tetap menjadi aspek penting. Bahan nano adalah mahal dan belum mencapai skalabiliti industri yang diperlukan untuk pengkomersilan berskala besar. Walau bagaimanapun, kemajuan dalam nanoteknologi terus membuka pintu untuk membangunkan peranti yang lebih menjimatkan dan cekap.
Minat dalam higroelektrik terus berkembang, dan pelaburan daripada organisasi seperti Kesatuan Eropah dalam projek seperti CATCHER menunjukkan bahawa terdapat jangkaan besar yang diletakkan pada teknologi baru muncul ini.
Higroelektrik masih dalam peringkat awal pembangunannya, tetapi ia berjanji untuk menjadi salah satu teknologi utama dalam julat tenaga boleh diperbaharui. Apabila penyelidik terus memperhalusi bahan dan teknik, kita mungkin akan melihat aplikasi praktikal yang boleh mengubah cara kita memperoleh dan menggunakan tenaga.
Tidak diketahui perkara besar bagi saya.
Saya ingin tahu adakah prosedur ini mempengaruhi awan?
ke pembentukan semula jadi, autonomi, kualiti atau ketahanannya?
Kami tahu bahawa mereka mengatur ekosistem dengan menyediakan air untuk semua jenis kehidupan.
Antara lain, mereka membantu mengelakkan planet daripada terlalu panas.
Saya berkongsi keperluan mendesak untuk beralih kepada tenaga boleh diperbaharui yang tidak mencemarkan;
tapi saya rasa ini akan merosakkan awan, merosakkan ciptaan dan kualiti mereka.
Sebilangan kecil awan akan membawa kita masalah yang lebih teruk:
seterusnya mempercepat pemanasan global dan memusnahkan
kesuburan tanah (hutan, hutan, tanaman, ternakan),
sungai (hidupan akuifer, kemarau), dll. mengubahnya menjadi kawasan padang pasir.
Saya ingin berfikir bahawa ini bukan urusan lain dari beberapa oportunis;
bahawa untuk mendapatkan pembiayaan dan keuntungan besar menipu orang,
dengan hujah yang disokong oleh sekumpulan saintis tentera upahan.
Saya ingin mengetengahkan sesuatu yang lebih penting, untuk memberitahu dan membincangkan:
Saya mengatakan bahawa hanya tenaga bersih dengan sifar pelepasan tidak mencukupi.
Sekiranya kita terus menyuntik lebih banyak tenaga, ia mesti keluar di suatu tempat ......
Maksud saya suhu akan terkumpul dalam jumlah besar,
semakin merosot dan menusuk suasana kekasih kita.
Mungkin tenaga dapat ditambah tanpa henti
persekitaran; walaupun boleh diperbaharui dan bersih?
Saya ingat belon yang diletupkan meletup atau periuk tekanan yang tidak ditemui.