محققان به تازگی موفق به ساخت دستگاهی شناور شده اند که می تواند از بارش قطرات باران انرژی تولید کند. ژنراتورهای سنتی تولید برق از قطرات باران همواره با مشکلاتی مانند بازدهی پایین، ساختار سنگین و محدودیت در مقیاس پذیری روبه رو بوده اند، اما این دستگاه جدید می تواند بسیاری از این چالش ها را حل کند.

به گزارش Scitechdaily، محققان دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ یک ژنراتور برق شناور از قطرات باران ساخته اند که از آب طبیعی به عنوان بخش اصلی ساختار خود استفاده می کند. این طراحی، مسیری سبک تر، مقرون به صرفه تر و دوستدار محیط زیست برای تولید انرژی تجدیدپذیر فراهم می آورد. یافته های محققان در مجله National Science Review منتشر شده است.

این سیستم هنگام شناور بودن روی سطح آب خروجی الکتریکی بالایی تولید می کند

اغلب ژنراتورهای سنتی تولیدکننده برق از قطرات باران، زمانی برق تولید می کنند که قطرات به یک فیلم یا نوار دی الکتریک برخورد می کنند که روی پایه ای سخت با الکترود فلزی در زیر آن قرار دارد. هرچند این سامانه ها می توانند ولتاژهایی در حد صدها ولت تولید کنند، اما وابستگی آنها به مواد جامد و اغلب گران قیمت باعث می شود سنگین و پرهزینه باشند.

اما این طراحی جدید رویکردی متفاوت در پیش گرفته که در آن دستگاه مستقیماً روی آب شناور می ماند. در این ساختار، آب هم زمان نقش پایه نگهدارنده و الکترود رسانا را ایفا می کند. این ادغام با فرایندهای طبیعت باعث شده که وزن کلی مواد حدود 80 درصد و هزینه ساخت تقریباً 50 درصد کاهش یابد و خروجی الکتریکی مشابه مدل های پیشین باقی بماند.

زمانی که قطرات باران روی سطح دی الکتریک شناور فرود می آیند، ویژگی های طبیعی آب، از جمله عدم امکان فشرده سازی و کشش سطحی بالا، پایداری مکانیکی لازم را برای جذب ضربه هر قطره و پخش مؤثر آن روی سطح فراهم می کنند. در همین حال، یون های موجود در آب نقش حامل های بار الکتریکی را ایفا کرده و باعث می شوند آب بتواند به عنوان یک الکترود قابل اعتماد عمل کند. این قابلیت ها در کنار هم باعث می شوند ژنراتور شناور بتواند ولتاژهایی در حدود 250 ولت به ازای هر قطره باران تولید کند.

دوام بالا یکی دیگر از نقاط قوت این طراحی است. آزمایش ها نشان دادند این دستگاه که ژنراتور برق قطره ای شناور خوانده می شود، می تواند عملکرد خود را در طیف گسترده ای از شرایط حفظ کند، از جمله تغییرات دما، غلظت های مختلف نمک و حتی قرارگرفتن در معرض آب دریاچه با آلودگی های زیستی.

مقیاس پذیری یکی از جنبه های مهم این ژنراتور جدید است. محققان نشان داده اند که دستگاهی با اندازه 0.3 مترمربع می تواند به طور هم زمان 50 ال ای دی را روشن کند. این سیستم همچنین قادر به شارژ خازن هاست تا ولتاژهای کاربردی تری برای استفاده از قطعات الکترونیکی کوچک و حسگرهای بی سیم ارائه دهد. توسعه این فناوری می تواند امکان استفاده از این سیستم را در مناطقی مانند دریاچه ها و نواحی ساحلی فراهم کند و منبعی برای دریافت برق تجدیدپذیر باشد.

البته محققان می گویند هنوز چالش هایی در مسیر مقیاس پذیری این فناوری وجود دارد. برای نمونه، اندازه و سرعت قطرات باران در واقعیت متفاوت است که می تواند بر عملکرد این دستگاه تأثیر بگذارد. بااین حال، نمایش پروتوتایپ قابل استفاده، بادوام و مقیاس پذیر این سیستم گام مهمی به سمت کاربردهای گسترده از آن است.