علمی، پژوهشی و فناوری

الکتریسیته ساکن می تواند به کارکرد دستگاه های تهویه مطبوع کمک کند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : سالانه بیش از 25 میلیون تن بسته بندی پلی استایرن یکبار مصرف در سطح جهان ساخته می شود، اما تنها بخش کوچکی از آن بازیافت می شود – بیشتر آن پس از رسیدن به هدف خود به محل دفن زباله می رود.

نوآوری توسط دانشگاه RMIT با همکاری دانشگاه فنی ریگا در لتونی به حل این چالش زباله با یافتن یک کاربرد عملی برای مواد کمک می کند. RMIT یک درخواست ثبت اختراع موقت برای این اختراع ثبت کرده است و اکنون به دنبال شرکای صنعتی برای سرمایه گذاری در توسعه آن برای فناوری های تجاری است.

دکتر پیتر شرل، محقق ارشد، از RMIT، گفت که این وصله نازک ابتکاری، ساخته شده از چند لایه پلی استایرن که هر یک حدود یک دهم ضخامت موی انسان است، الکتریسیته ساکن تولید می کند .

شرل از دانشکده علوم می‌گوید: «ما می‌توانیم این الکتریسیته ساکن را فقط از دمیدن هوا بر روی سطح تکه‌های هوشمندمان تولید کنیم، سپس آن انرژی را برداشت کنیم.» پتانسیلی برای جمع آوری انرژی از اگزوز آشفته واحدهای تهویه مطبوع وجود دارد که می تواند تقاضای انرژی را تا 5 درصد کاهش دهد و در نهایت ردپای کربن سیستم را کاهش دهد.

حداکثر ولتاژی که این دستگاه ها توانستند در آزمایشات تولید کنند حدود 230 ولت بود که ولتاژی قابل مقایسه با ولتاژ برق در خانه ها است، هرچند با توان بسیار کمتر.

شرل می‌گوید: «بزرگ‌ترین اعداد از فشرده‌سازی و جداسازی به دست می‌آیند، جایی که شما سرعت‌های سریع‌تر و حرکت بزرگ‌تری دارید، در حالی که حرکت کوچک‌تر انرژی کمتری تولید می‌کند».

این بدان معناست که علاوه بر تهویه مطبوع ، ادغام وصله های ما در مناطق پرترافیک مانند راهروهای زیرزمینی می تواند تامین انرژی محلی را بدون ایجاد تقاضای اضافی در شبکه تکمیل کند."

شرل گفت که می توان انرژی بیشتری را با لایه های اضافی پلی استایرن برداشت کرد.

نکته مهم در اینجا همان دلیلی است که 500 سال طول می کشد تا پلی استایرن در محل دفن زباله تجزیه شود، این دستگاه ها را واقعاً پایدار می کند و قادر به تولید برق برای مدت طولانی است.

تحقیقات زیربنای اختراع الکتریسیته ساکن در Advanced Energy and Sustainability Research منتشر شده است .

 الف) یک طرح شماتیک ایده آل که رابط های محکم در مقابل سست/لغزش را نشان می دهد. ب) HIM یک ورقه ورقه پلی استایرن بازیافتی دولایه (rPS) آسیاب کریو یون برش داده شده، که ترتیب الیاف لایه ها را نشان می دهد. ج) تصویر SEM مقطعی از ورقه ورقه 15 دولایه rPS. د) عکسی از پیکربندی تست لایه برداری برای آزمایش چسبندگی بین لایه های فیبر. و ه) نیروی مورد نیاز برای حفظ نرخ کرنش ثابت 1.66 میلی‌متر بر ثانیه هنگام لایه‌برداری الیاف 30 درصد وزنی FPS (قطر بزرگ) روی الیاف FPS 10 درصد وزنی (قطر کوچک) و الیاف با قطر کوچک. روی الیاف بزرگ چرخید. اعتبار: تحقیقات انرژی و پایداری پیشرفته (2024). DOI: 10.1002/aesr.202300259
 
حل معمای الکتریسیته ساکن برای کاربردهای عملی
پدیده الکتریسیته ساکن هزاران سال است که مشاهده شده است و در مقیاس ماکروسکوپی به خوبی قابل درک است، اما در مقیاس نانو تا کنون یک معما بوده است.

شرل گفت: «ما فهمیدیم که چگونه می‌توان داخل پلی‌استایرن اصلاح‌شده را به روشی کنترل‌شده روی یکدیگر مالش داد و باعث می‌شود که تمام شارژ به یک جهت کشیده شود تا الکتریسیته تولید شود.

"طی چند سال گذشته، ما درک بهتری در مورد آنچه اتفاق می‌افتد به دست آورده‌ایم. پلاستیک‌ها مانند میلیون‌ها رشته کوچک هستند و وقتی دو لایه پلاستیکی را کنار هم قرار می‌دهید، این رشته‌ها به هم گره می‌خورند. وقتی این گره‌ها شکسته می‌شوند، مقدار کمی وجود دارد. برای هر بخش از آن پیوند شکسته هزینه می شود."

این تیم استفاده از پلاستیک های یکبار مصرف دیگر را برای ایجاد تکه های مولد انرژی مورد بررسی قرار داده است.

شرل می‌گوید: «ما مطالعه کرده‌ایم که کدام پلاستیک انرژی بیشتری تولید می‌کند و چگونه وقتی آن را به‌طور متفاوتی ساختار می‌دهید – آن را زبر، صاف، واقعاً نازک و واقعاً چاق می‌کنید – چگونه این همه پدیده شارژ را تغییر می‌دهد.»

اوج تمام یادگیری ما به توسعه این تکه‌های کوچک ساده است که می‌توانند مقدار زیادی انرژی ایجاد کنند. تأثیر این تحقیق اکنون بر توسعه دستگاه‌هایی برای طیف وسیعی از کاربردهای تجاری با شرکای صنعتی متکی است.