هذه الخلية الشمسية الهجينة بإمكانها إنتاج الكهرباء من قطرات المطر
ألواح الطاقة الشمسية تكون متقدمةً عادةً وذات نفعٍ كبير لكن ذلك يتوقف عند سقوط المطر، هذا من الممكن أن يتغير قريباً بفضل الخلايا الهجينة التي تستطيع إنتاج الكهرباء من ضوء الشمس وقطرات المطر.
الجزء الأساسي في النظام هو مولد الاحتكاك النانوي ( triboelectric nanogenerator ) أو اختصاراً TENG، و هو جهازٌ ينتج شحنات كهربائية عن طريق احتكاك مادتين مع بعضهما، كما في الكهرباء الساكنة، كل هذا يعتمد على تحويل الإلكترونات.
المولدات النانوية بإمكانها انتاج الطاقة من احتكاك إطارات السيارات بالطريق، احتكاك مواد الملابس ببعضها أو في هذه الحالة من تدحرج قطرات المطر فوق اللوح الشمسي. النتيجة النهائية التي توصل لها علماء جامعة سوشو في الصين هي إنتاج خلية شمسية تعمل في حالة الشمس المشرقة أو المطر.
الورقة التي نشرها العلماء تقول >> دراساتنا أظهرت مفهومًا جديدًا للاستفادة من الطاقة في مختلف الظروف الجوية<< ، إن فكرة استخدام مولدات الاحتكاك النانوية ليست جديدة كليّاً، التحدي يكمن في تطوير نظامٍ ليس ضخمًا أو بالغ التعقيد.
في الصورة طبقتان من البوليمر تم استخدامها من مولد احتكاك نانوي في قمة خلية ضوئية
عدة طبقات من البوليمر تولد طاقة من حبات المطر (جامعة سوشاو)
باستخدام الطبعات الموجودة على الأقراص المدمجة (DVD) أضاف الباحثون طبقات للبوليمر ليزيدوا من فعاليته في تجميع الطاقة، في الاختبارات طبقات البوليمر المحززة تتصرف كأقطابٍ مشتركة للمولد النانوي واللوحة الشمسية السفلى، بحيث توصل الطاقة بين الجهازين عندما تضرب قطرات المطر وتعمل على توصيل الطبقات، عندما تكون الطبقات الإضافية شفافة بالإمكان التقاط ضوء الشمس على الرغم من أنه ليس بنسبة فعالة من دون الطبقات الإضافية الموجودة على السطح.
التحدي الآخر يكون برفع كمية الكهرباء المنتجة لجعل هذا المنتج نافع اقتصاديًا، مع ذلك فإن هذا المفهوم قد تم إثباته، وهذه خطوة كبيرة نحو الأمام، الحصول على كمية قليلة من الكهرباء خلال سقوط المطر أفضل من عدم الحصول على شيء.
كما ذكرنا سابقًا، كان العلماء يعملون على هذه الفكرة منذ مدة، بالرجوع إلى عام 2016 قام فريق من جامعة أوشن في الصين بتوليد الكهرباء من قطرات المطر المتساقطة على لوحٍ شمسي من خلال إضافة طبقة من الجرافين.
بالفصل بين الشحنات الموجبة في المطر المالح، تمكن العلماء من ربط الشحنات بالجرافين مما جعلها تعمل بصورةٍ تشبه المكثفات الكهربائية، بشكلٍ أساسي طبقتان مع مستويين مختلفين من الطاقة يمكن أن تولد تيارًا كهربائيًا.
العائق الأساسي في هذا البحث “وكذلك البحث الجديد” كان في التمكن من توليد كمية كهرباء كافية تجعلها فعّالة عمليًا خارج المختبر، مع هذا يبدو أننا أقرب من أي وقت مضى إلى انتاج ألواح شمسية لا تحتاج إلى ضوء شمسٍ فقط لتعمل.
الأفضل في هذا كله أنها تمطر في المساء، لذلك في يوم من الأيام يمكن أن نحصل على مزارع شمسية تعمل كل اليوم بغض النظر عن الظروف الجوية، مما يجعلنا نخطو خطوةً عظيمةً باتجاه استخدام الطاقة البديلة.
تم نشر الاكتشافات في منشورات ACS
- ترجمة: مازن سفّان
- تدقيق: م. قيس شعبية
- تحرير: زيد أبو الرب
