تبدیل انرژی باران به الكتریسیته با گرافن

در سال های اخیر پیشرفت های فنی، سلول های خورشیدی را به ابزاری كارآمد و مقرون به صرفه بدل كرده است. با وجود این، عدم كارآیی سلول های خورشیدی در زمان بارندگی به عنوان یك نقطه ضعف بسیار مهم باقی مانده است.

گروهی از محققان دانشگاه های اوشن و یونان نرمال چین نوعی سلول خورشیدی حساس به رنگ تولید كردند كه قادر است انرژی حاصل از برخورد قطرات باران را نیز به الكتریسیته تبدیل كند.

در سال های اخیر پیشرفت های فنی، سلول های خورشیدی را به ابزاری كارآمد و مقرون به صرفه بدل كرده است. با وجود این، عدم كارآیی سلول های خورشیدی در زمان بارندگی به عنوان یك نقطه ضعف بسیار مهم باقی مانده است.

محققان چینی برای رفع این نقطه ضعف، در سلول خورشیدی خود از یك لایه گرافنی اضافی استفاده كردند. گرافن یك ساختار دو بعدی كربن است كه در آن اتم ها به شكل لانه زنبور با یكدیگر پیوند خورده اند. برای ساخت گرافن از روش های اكسیداسیون، لایه برداری شیمیایی و مكانیكی و سنتز شیمیایی استفاده می شود. گرافین دارای خواص الكتریكی غیرمعمولی است و علاوه بر رسانش الكتریكی، الكترون های آزادی دارد كه در تمام سطح لایه حركت می كنند.

در محلول آبی، الكترون های گرافن با یون های دارای بار مثبت پیوند برقرار می كنند. این ویژگی گرافن برای جداكردن یون های سرب و رنگ های ارگانیك از تركیبات آلی به كار گرفته می شود.

این پدیده الهام بخش محققان چینی شد تا برای جذب انرژی حاصل از برخورد قطرات باران، از الكترودهایی از جنس گرافن استفاده كنند. قطرات باران، حاوی نمك هستند كه به یون های منفی و مثبت تبدیل می شوند. یون های دارای بار مثبت شامل یون های سدیم، كلسیم و آمونیوم هستند و قادرند با سطح گرافن پیوند برقرار كنند. در نقطه برخورد باران با گرافن، آب از یون های مثبت و گرافن از الكترون های آزاد دارای بار منفی، غنی می شوند. در نتیجه این پدیده، دولایه از الكترون ها و یون های مثبت ساخته می شود كه با عنوان شبه خازن (pseudocapacitor) شناخته می شود. اختلاف پتانسیل حاصل از این پدیده، برای تولید ولتاژ و جریان الكتریكی كافی است.

نتایج این تحقیقات در نشریه Angewandte Chemie منتشر شده است.

منبع: ایرنا

ویدیو مرتبط :
تبدیل انرژی گرمایی به انرژی مکانیکی