تبدیل گرما به برق توسط سلول چینی بدون نیاز به خورشید، کارکرد در تاریکی و بیابان‌ها
یک سلول هیدروولتاوی جدید که توسط محققان آکادمی علوم چین (CAS) توسعه داده شده می‌تواند بدون نیاز به نور خورشید و با مصرف کم آب به طور مداوم برق تولید کند. این ویژگی می‌تواند به استقرار دستگاه در مکان‌های دورافتاده، در شرایط سخت و در شب که ژنراتورهای انرژی خورشیدی کار نمی‌کنند کمک کند.
با افزایش تقاضا برای منابع انرژی پاک‌تر، محققان در تلاشند تا رویکردهای نوآورانه‌ای را که می‌تواند به ما کمک کند نیازهای انرژی‌مان را بدون انتشار کربن فراوری شده از سوخت‌های فسیلی تامین کند، توسعه دهند.
یک سلول هیدروولکانی با جذب انرژی از تعامل آب با سطوح دیگر برق تولید می‌کند. همانند همتایان فتوولتایی خود، سلول‌های هیدروولکانی بسته به نور خورشید برای عملیات خود نیاز دارند و خروجی‌های آنها محدود به شرایط محیطی مانند نور خورشید و باد است.
معمولاً سلول‌های هیدروولتاوی نیاز به تامین مستمر آب و محیط‌های کم رطوبت برای عملکرد بهترین کارآیی خود دارند. با این حال، محققان CAS با مهروموم کردن hermetically سلول و تبدیل آن به یک سیستم تقریبا بسته که می‌تواند بدون تاثیر شرایط خارجی کار کند، این مشکل را حل کردند.
سلول هیدروولتاوی چگونه کار می‌کند؟
سلول هیدروولکانی hermetic (HHC) شامل واحدی داخلی برای تولید برق ساخته شده از کربن سیاه و کاغذدستمالی است.
یک لایه نیمه گاوکشنده هترژنس برای سلول طراحی شده که یک جریان آبی پیوسته با استفاده از جریان کاپیلری از کاغذدستمالی و نوسانات جزئی دما محیطی که تبخیر را به وجود می‌آورد، برقرار می‌کند.
واحد تولید برق گرمای محیط را به خروجی برق تبدیل می‌کند. طبق گفته محققان، واحد آنها برق خروجی پایداری برای ۱۶۰ ساعت با مصرف آب گذاشته اندک تولید کرد، که آن را برای استقرار در مناطق کم‌آب مانند بیابان‌ها یا حتی سایت‌های مهندسی زیرزمینی ایده‌آل می‌کند.
محققان همچنین دریافتند که نور شدید می‌تواند خروجی HHC را تقویت کند. این احتمالاً به دلیل افزایش جذب بوسیله کربن سیاه است، که باعث افزایش گرادیان رطوبت درون سلول از طریق اثر فوتوترمال می‌شود. این امر تولید برق در HHC را بهبود می‌بخشد.
نوسانات کلید
تلاش‌های تحقیقاتی در توسعه HHC همچنین یک اثر داخلی گردش ناشناخته را به پیش آورد. در حالی که فرض شده بود نوسانات دما برای تولید انرژی مضر است، در مورد این سلول آنها یک گردش حلقه بسته ایجاد کردند که به تولید مداوم قدرت منجر شد.
HHC دارای ولتاژ مدار باز معتدلی است، اما محققان پیشنهاد می‌کنند که این سلول بیشترین بازده تبدیل انرژی را دارد زیرا مصرف آب جدیدی ندارد. این رویکرد همچنین محدودیت‌هایی که توسط شرایط محیطی ایجاد می‌شوند را برطرف می‌کند.
محققان اطمینان دارند که رویکرد آنها به تولید برق با هزینه کم کمک می‌کند و به سادگی در دسترس است. علاوه بر این، با توجه به اینکه گرمای محیط یک منبع انرژی بی‌پایان است، تیم به طور موفقیتی این منبع انرژی کم‌درجه را به قدرت قابل استفاده تبدیل کرده‌است.
با خروجی پایدار و بدون مصرف آب اضافی، رویکرد می‌تواند به راحتی نیازهای انرژی در انواع مختلف مکان‌ها را برآورده کند. محققان امیدوارند که رویکردشان الهام بخش گروه‌های دیگر باشد که در این زمینه بیشتر نوآوری و طرح‌های کاراتر در آینده توسعه دهند.
یافته‌های تحقیق در مجله ارتباطات طبیعت منتشر شده‌است.
