وجدت طريقة جديدة للحصول على الطاقة من المشي

توصل علماء من جامعة ويسكونسن في ماديسون إلى طريقة بسيطة وغير مكلفة لتحويل المشي إلى كهرباء قابلة للاستخدام. اخترع Xudong Wang وزملاؤه مادة تولد الكهرباء عندما يخطو عليها الناس.

تجد الطريقة الجديدة استخدامًا جيدًا لمنتج ليفي شبه نهائي مثل لب الخشب . الخشب المتآكل ، الموجود بالفعل في الأرضيات ، مصنوع جزئيًا من ألياف نانوية من السليلوز. إنها ألياف صغيرة تستطيع بعد معالجة كيميائية معينة أن تشكل شحنة كهربائية عندما تتلامس مع تلك غير المعالجة. نشر Xudong Wang ، الأستاذ المساعد للمواد والهندسة في جامعة ويسكونسن ماديسون ، وطالب الدراسات العليا Chunhua Yao أعمالهم في Nano Energy في 24 سبتمبر.

عندما يتم دمج الألياف النانوية في الأرض ، يمكنها توليد الكهرباء التي تضيء الأضواء وتشحن البطاريات. نظرًا لأن عجائن الخشب رخيصة ومنتشرة ومتجددة من العديد من الصناعات ، فقد تكون التكنولوجيا الجديدة ميسورة التكلفة مثل الأرضيات التقليدية.

للقيام بذلك ، استخرج الباحثون أليافًا نانوية من السليلوز من لب الخشب وقسموها إلى طبقتين ، تمت معالجة إحداهما كيميائيًا لجعلها مشحونة بشكل إيجابي. ثم لفوا الطبقتين في الكرتون وضغطوهم للحصول على لوح صلب.

تحت ضغط القدم ، تتلامس طبقتان من السليلوز وتبادلا الإلكترونات. عندما ترتفع الساق ، تعود الإلكترونات ، ولكنها تمر من خلال دائرة خارجية لتوليد الطاقة. تولد خطوة واحدة على مثل هذا السطح من 10 إلى 30 فولت وهي قادرة على إضاءة 35 مصباح LED أخضر.

هناك مواد أخرى مماثلة لتوليد الطاقة "خطوة" - السيراميك والمعادن. ولكنها إما باهظة الثمن ، أو غير مناسبة لإعادة الاستخدام ، أو غير عملية للاستخدام على نطاق واسع.

لسنوات عديدة ، قام مركز وانغ للأبحاث باختبار مواد مختلفة لتحقيق أقصى قدر من مزايا تقنية تسمى كهرباء الاحتكاك.مولد النانو (TENG). وبسبب تأثير الكهرباء الاحتكارية ، يتم توليد الكهرباء الساكنة على الملابس. الألياف النانوية السليلوز المعالجة كيميائياً هي بديل بسيط وغير مكلف وفعال لاستخدام مصدر الطاقة الميكانيكية هذا.

يعتقد العالم أنه يمكن دمج تكنولوجيا TENG بسهولة في جميع أنواع الأرضيات بمجرد أن تكون جاهزة للبيع. يخطط فريق وانغ الآن لبناء واختبار نموذج أولي في حرم جامعة ويسكونسن في ماديسون في أماكن بها عدد كبير من الأشخاص. في نهاية المطاف ، سوف يقترحون استخدام ألواح الأرضية "الخضراء" في محطات القطار ومراكز التسوق ، حيث يمكنهم تغذية الأضواء وأجهزة الاستشعار.

نتيجة الفريق في جامعة ويسكونسن في ماديسون هو أحدث تقدم في دراسة الطاقة الخضراء والمتجددة المسماة "حصاد الطاقة على جانب الطريق". في بعض الحالات ، يمكنه التنافس مع الطاقة الشمسية ، لأنها لا تعتمد على الطقس الصافي. يرى الباحثون الذين يبحثون عن طرق على جانب الطريق لجمع الطاقة الثانوية وتحويلها الأرض كمصدر غني ومتجدد للطاقة ، على الرغم من محدودية احتياطيات الوقود الأحفوري.

لقد عمل العلماء بجد لجمع الطاقة من الأنشطة البشرية. إحدى الطرق هي بناء شيء لوضع الناس هناك. طريقة أخرى هي بناء شيء يمكن للأشخاص الوصول إليه باستمرار. يقول العالم إن الأرض هي المكان الأنسب.

إذا كنت تستخدم هذه التكنولوجيا في أماكن حركة المرور الكثيفة ، على سبيل المثال ، في الملاعب أو مراكز التسوق ، فسوف نحصل على قدر كبير من الطاقة. يتكون كل جزء وظيفي داخل هذا الطلاء من مادتين بشحنات مختلفة ، بما في ذلك الألياف النانوية السليلوزية بسماكة ملليمتر واحد أو حتى أرق. قد تتكون الأرضية من عدة طبقات من أجل الحصول على المزيد من إنتاج الطاقة.

يقول وانغ: "أظهر الاختبار الأول في مختبرنا أن التقنية تعمل على ملايين الدورات دون أي مشاكل". "لم نحول هذه الأرقام إلى عمر خدمة الأرضيات ، ولكن أعتقد أنه مع التصميم المناسب ، فإن TENG سوف تنجو بسهولة (الأرضيات)."

على الرغم من كل المزايا الواضحة للتكنولوجيا الخضراء ، كان بعض العلماء يشككون في تطوير وانغ. يعتقد أليستير سبرول من جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني أنه بالمقارنة مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى ، فإن المواد الجديدة تنتج كمية صغيرة جدًا من الإنتاج. يقول: "إذا كنت ترغب في تقوية المجتمع وجعل الأشياء فعالة ، فانتقل إلى الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح".

يعتقد وانغ أن طاقة الخطوات يمكن أن تكمل الطاقة الشمسية. "إن المفهوم هو توليد الكهرباء من الطاقة التي كان يمكن إهدارها. إنه يعمل داخل المباني أو تحت الأرض ، حيث لا تخترق أشعة الشمس أو هناك القليل منها ”.

الآن سيحاول الفريق بقيادة وانغ إثبات أن المجالس الجديدة متينة وفعالة من حيث التكلفة. عمليا لا تختلف تكلفة إنتاج لوحات "الطاقة" عن اللوحات العادية. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى تكاليف إضافية لاستبدال الطلاء الحالي وتركيب طلاء جديد.

"لا يمكن لتقنيتنا أن تحل محل مجموعة الطاقة الشمسية. لكننا نعتقد أن استخدامه كمكمل سيكون الأكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بالتقنيات الأخرى التي تحصل على الطاقة من الخطوات. "

Source: https://habr.com/ru/post/ar398721/