چگونه از شوری آب اقیانوس برق تولید کنیم

به گزارش خبرگزاری مهر، یک منبع انرژی عمدتاً دست نخورده در امتداد سواحل جهان وجود دارد؛ تفاوت شوری بین آب دریا و آب شیرین. یک نانوابزار جدید می‌تواند این تفاوت را برای تولید برق مورد استفاده قرار دهد.

تیمی از محققان دانشگاه ایلینویز از طرحی برای یک دستگاه نانوسیالی خبر دادند که قادر به تبدیل جریان یونی به انرژی الکتریکی است. نتایج این پروژه درنشریه Nano Energy به چاپ رسیده است. این تیم معتقد است که از دستگاه آنها می‌تواند برای استخراج برق از جریان طبیعی یونی در مرزهای آب دریای استفاده شود.

ژان پیر لوبرتون استاد مهندسی برق و رایانه و رهبر این پروژه می‌گوید: «در حالی که طراحی ما هنوز در مرحله مفهوم است، اما پتانسیل بالایی برای کاربردهای حوزه انرژی دارد.»

دستگاهی که توسط گروه ژان پیر لوبرتون طراحی شده، هنگامی‌که یون‌های نمک از غلظت بالاتر به غلظت پایین‌تر از کانال دستگاه جریان می‌یابند، بارها را از یک انتها به طرف دیگر می‌کشد و باعث ایجاد ولتاژ و جریان الکتریکی می‌شود.

هنگامی که در جایی آب با شوری مختلف وجود داشته باشد، مانند جایی که یک رودخانه در اقیانوس خالی می‌شود، مولکوهای نمک به طور طبیعی از غلظت بالاتر به غلظت پایین می‌روند. انرژی این جریان را می‌توان برداشت کرد زیرا آنها از ذرات با بار الکتریکی به نام یون‌ها تشکیل شده‌اند که از نمک محلول تشکیل می‌شوند.

گروه ژان پیر لوبرتون یک دستگاه نیمه هادی نانویی طراحی کرد که از پدیده ای به نام «Coulomb Drag» بین یون‌های جاری و بارهای الکتریکی در دستگاه استفاده می‌کند. هنگامی‌که یون‌ها از طریق یک کانال باریک در دستگاه جریان می‌یابند، بار از یک طرف به طرف دیگر دستگاه حرکت می‌کند.

محققان هنگام شبیه‌سازی دستگاه، دو رفتار شگفت‌آور پیدا کردند. اول، در حالی که آنها انتظار داشتند که کشیدن کولوم در درجه اول از طریق نیروی جذاب بین بارهای الکتریکی مخالف رخ دهد، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که اگر نیروها دافع‌کننده باشند، دستگاه به همان اندازه خوب کار می‌کند.

مینگیه شیونگ در گروه لوبورتون و نویسنده اصلی این مطالعه گفت: «مطالعه ما نشان می‌دهد که یک اثر تقویت در اینجا وجود دارد.»

محققان همچنین دریافتند که این اثرات مستقل از پیکربندی کانال و انتخاب مواد است، به شرط آنکه قطر کانال به اندازه کافی باریک باشد تا از نزدیکی بین یون‌ها و هزینه‌ها اطمینان حاصل شود.

محققان در حال ثبت اختراع یافته‌های خود هستند و چگونگی مقیاس‌بندی این دستگاه برای تولید برق را مورد مطالعه قرار می‌دهند.