إنجاز مبتكر يسجله باحثون في مجالات إنتاج الكهرباء والطاقة المتجددة والمستدامة. إذ تمكنوا من توليد كهرباء شبه ثابتة بواسطة مادة قادرة على الاستفادة من الهواء المحيط بها فقط. إذن، من شأن هذه الطريقة أن تضع حجر الأساس لمفهوم جديد للطاقة النظيفة.
بناءً على هذا الطرح وما بُني عليه من خطوات، يزعم الباحثون قدرتهم على تحويل أي سطح إلى مولدٍ للكهرباء؛ بجعله يحاكي خصائص الغيوم الكهربائية الملازمة للعواصف الرعدية.
وفي تفاصيل هذا السبق، جاء مهندسون من جامعة ماساتشوستس أمهرست بفكرة نموذج جديد لمولد الكهرباء، وذلك اعتمادًا على الهواء المحيط به فقط، سُمي هذا النموذج «Air-gen»، إذ ترتكز فكرة هذا المولد على تضمين ثقوب صغيرة الحجم -نحو 100 نانومتر، أي أصغر بألف مرة من عرض شعرة رأس الإنسان- تقوم هذه الثقوب على فكرة (المسار الحرّ المتوسط – mean free path) الذي يعبّر بدوره عن تلك المسافة التي يقطعها جزيءٌ ما قبل توقفه نتيجة الاصطدام بجزيء آخر من مادته نفسها.
ما يعلمه الجميع هو أن الهواء يزخر بجزيئات الماء، ويبلغ قياس مسارها الحر المتوسط حوالي 100 نانومتر. وعند نفاذ الهواء الرطب من خلال الثقوب الضئيلة لمولدة الهواء Air-gen، يحصل تلامس مباشر بين جزيئات الماء والحجرة العلوية والسفلى لمستقبلات جزيئات الهواء؛ الذي من شأنه توليد اختلال في توازن الشحنات أو بعبارة أخرى توليد الكهرباء.
تشابه فيزياء توليد الكهرباء في هذه الطريقة المستحدثة الفيزياء التي تدرس تفريغ شحنات البرق. وعلى الرغم من توصل الفريق البحثي «UMass Amherst» لفكرة منتج يستطيع توليد ومحاكاة جزء صغير من صاعقة باستطاعةٍ تُقدّر بحوالي 300 مليون فولت، فإن هناك ترقبًا واعدًا لعدة مئات من الميللي فولت بوصفها طاقةً مستدامةً للاستخدامات اليومية.
يتجلى ذلك بوضوح عند الافتراض بأن الرطوبة الهوائية تنتشر في فضاء ثلاثي الأبعاد. أما نظريًا، فيمكن تكديس آلاف من طبقات Air-gen فوق بعضها، ونتيجةً لذلك الأمر سوف يتوسع نطاق عمل الجهاز من دون التأثير على جوهر آليته. ووفقًا للباحثين، يمكن لجهاز Air-gen واحد فقط توفير عدة كيلوواط من الكهرباء التي تصلح للاستخدام العام.
يُراهن الفريق البحثي على كفاءة Air-gen بصفته جهازًا لتوليد الكهرباء، قائمًا على الطاقة المتجددة، مقارنةً بما يماثله من أجهزة تستخدم الرياح أو الشمس. علاوةً على ذلك، يتميز بالقدرة على إعادة هندسة المواد الداخلة في تصنيعه لتصبح أكثر تماهيًا مع البيئة، هذا فيما لو قُورن بأشياء ذات مظهر مُلاحظ مثل ألواح الطاقة الشمسية أو عنفات الرياح.
ختامًا، يقول الكاتب الرئيس للبحث جن ياو؛ وهو أيضًا أستاذ مساعد في هندسة الكهرباء والحاسوب: «الآن أصبح بإمكاننا تخيّل مستقبل مليء بالكهرباء النظيفة… وإنّ التأثير العام لمولد الكهرباء Air-gen يجعل من المستقبل العالمي واقعيًا جدًا».
اقرأ أيضًا:
تصنيع مادة مرنة تولّد الكهرباء عند الضغط
ابكِ للحصول على الكهرباء، فتوليدها من الدموع ممكن
ترجمة: علي الذياب
تدقيق: منال توفيق الضللي
