ژنراتور کوچکی که با پوست گردو و چند قطره آب برق تولید می‌کند!

به گزارش تجارت نیوز، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های جهان امروز، یافتن منابع انرژی پایدار و پاک است؛ منابعی که هم به محیط زیست آسیب نزنند و هم برای زندگی روزمره کاربردی باشند. در این مسیر، دانشمندان به دنبال ایده‌هایی هستند که نه‌تنها سبز و دوستدار طبیعت باشند، بلکه ساده، ارزان و عملی نیز به نظر برسند. از زباله‌های غذایی گرفته تا الیاف گیاهی، پژوهشگران به سراغ موادی رفته‌اند که پیش‌تر بی‌ارزش تصور می‌شدند. یکی از این مواد چیزی است که معمولاً سر از سطل زباله درمی‌آورد: پوست گردو.

ایده‌ای نو از دل ضایعات

دانشمندان دانشگاه واترلو در کانادا موفق به طراحی دستگاهی کوچک شده‌اند که می‌تواند از پوست گردو و چند قطره آب، برق پاک تولید کند.
این دستگاه که به اندازه یک سکه است، ژنراتور القایی آبی (WEG) نام دارد و توانایی تولید انرژی کافی برای روشن کردن وسایلی کوچک مانند یک ماشین‌حساب LCD را دارد.

اگرچه این فناوری هنوز در مقیاس کوچک قرار دارد، اما چشم‌اندازی تازه از آینده‌ای ارائه می‌دهد که در آن زباله‌های کشاورزی و مواد طبیعی به منبع انرژی برای دستگاه‌های حیاتی تبدیل می‌شوند.

سازوکار این ژنراتور چگونه است؟

این فناوری نوین بر پایه پدیده‌ای به نام برداشت انرژی هیدروولتائیک کار می‌کند. زمانی که آب از یک سطح تبخیر می‌شود، یون‌های باردار الکتریکی همراه آن حرکت می‌کنند. حرکت این یون‌ها در میان ساختار متخلخل پوست گردو، باعث ایجاد یک عدم تعادل الکتریکی شده و در نتیجه، برق تولید می‌شود.

نظم‌الحسین، دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک و مکاترونیک دانشگاه واترلو و سرپرست این پروژه، می‌گوید: «همه این اتفاق‌ها تنها با یک قطره آب و با استفاده از معماری طبیعی پوست گردو رخ می‌دهد، بدون اینکه نیازی به خرد کردن، خیساندن یا فرآوری پیچیده باشد. این نمونه‌ای ساده اما قدرتمند از تبدیل زباله به انرژی پاک با کمک طبیعت است.»

ایده اولیه این پژوهش از جایی آغاز شد که حسین پس از خوردن یک فندق، پوست آن را زیر میکروسکوپ الکترونی قرار داد. او الگوی پیچیده‌ای را مشاهده کرد که در سیستم طبیعی این پوسته برای انتقال آب و مواد مغذی وجود داشت. این الگو الهام‌بخش او شد تا از ساختار مشابه در برداشت انرژی استفاده کند.

گردو؛ بهترین گزینه در میان آجیل‌ها

تیم واترلو برای یافتن مؤثرترین ماده، چهار نوع پوست مختلف آجیل را آزمایش کرد. نتیجه نشان داد که پوست گردو بهترین عملکرد را در تولید انرژی دارد.

برای افزایش بازده، پوسته‌های گردو ابتدا تمیز و فرآوری شدند، سپس صیقل داده شده و در شکل‌های دقیق برش خوردند. هر واحد WEG شامل این پوسته فرآوری‌شده، چند قطره آب، الکترودها، سیم‌ها و یک قاب چاپ سه‌بعدی است.

با اتصال چهار واحد WEG، انرژی کافی برای روشن کردن یک ماشین‌حساب LCD تولید شد. این آزمایش نشان داد که این فناوری نه‌تنها در حد نظریه باقی نمی‌ماند، بلکه می‌تواند به‌طور عملی نیز به کار گرفته شود.

کاربردهای آینده؛ از دستگاه‌های پوشیدنی تا امدادرسانی

به گفته حسین، این فناوری می‌تواند انقلابی در تأمین انرژی دستگاه‌های کوچک ایجاد کند، به‌ویژه در مناطقی که دسترسی به برق یا باتری دشوار است.

تصور کنید:

• حسگرهای محیطی در جنگل‌ها بدون باتری کار کنند.
• تجهیزات اینترنت اشیا (IoT) تنها با رطوبت هوا فعال شوند.
• ابزارهای پوشیدنی سلامتی انرژی خود را از عرق بدن هنگام ورزش دریافت کنند.
• تجهیزات امدادرسانی در بلایا تنها با قطرات باران فعال شوند.

گام بعدی پژوهشگران، طراحی نسخه‌های پوشیدنی از این ژنراتور است که بتوانند انرژی را از عرق یا باران به‌طور مستقیم برداشت کنند. همچنین آن‌ها در حال بررسی کاربردهایی مانند حسگرهای نشت آب در ساختمان‌ها هستند.

این گروه حتی چوب را به‌عنوان ماده جایگزین آزمایش کرده است، اما نتایج نشان می‌دهد که همچنان پوست گردو بهترین کارایی را دارد.

راهنمایی و همکاری علمی

به نقل از IE، این تحقیق تحت راهنمایی دو استاد، دکتر نورمن ژو (استاد مهندسی مکانیک و مکاترونیک) و دکتر آیپینگ یو (استاد مهندسی شیمی) برجسته دانشگاه واترلو انجام شده است.

نوآوری تیم دانشگاه واترلو نشان می‌دهد که حتی ضایعاتی مانند پوست گردو می‌توانند نقشی مهم در آینده انرژی ایفا کنند. فناوری ژنراتور القایی آبی (WEG) با ترکیب معماری طبیعی گردو و تنها چند قطره آب، توانسته است انرژی پاک و کاربردی تولید کند.

اگرچه این فناوری هنوز در مراحل اولیه است و تنها توانسته ماشین‌حسابی کوچک را روشن کند، اما آینده‌ای را نوید می‌دهد که در آن دستگاه‌های پوشیدنی، حسگرها و تجهیزات امدادرسانی می‌توانند بدون وابستگی به باتری یا برق شهری کار کنند.

با توسعه بیشتر و گسترش مقیاس این فناوری، شاید روزی شاهد آن باشیم که زباله‌های ساده کشاورزی، منبعی حیاتی برای برق پاک و پایدار در سراسر جهان باشند.