تبدیل انرژی حاصل از برخورد قطرات باران به الکتریسیته با گرافن

گروهی از محققان دانشگاه‌های اوشن و یونان نرمال چین نوعی سلول خورشیدی حساس به رنگ تولید کردند که قادر است انرژی حاصل از برخورد قطرات باران را نیز به الکتریسیته تبدیل کند.



به گزارش گروه اخبار علمی ایرنا از ساینس، در سال های اخیر پیشرفت های فنی، سلول های خورشیدی را به ابزاری کارآمد و مقرون به صرفه بدل کرده است. با وجود این، عدم کارآیی سلول های خورشیدی در زمان بارندگی به عنوان یک نقطه ضعف بسیار مهم باقی مانده است. 

محققان چینی برای رفع این نقطه ضعف، در سلول خورشیدی خود از یک لایه گرافنی اضافی استفاده کردند. گرافن یک ساختار دو بعدی کربن است که در آن اتم ها به شکل لانه زنبور با یکدیگر پیوند خورده اند. برای ساخت گرافن از روش های اکسیداسیون، لایه برداری شیمیایی و مکانیکی و سنتز شیمیایی استفاده می شود. گرافین دارای خواص الکتریکی غیرمعمولی است و علاوه بر رسانش الکتریکی، الکترون های آزادی دارد که در تمام سطح لایه حرکت می کنند. 

در محلول آبی، الکترون های گرافن با یون های دارای بار مثبت پیوند برقرار می کنند. این ویژگی گرافن برای جداکردن یون های سرب و رنگ های ارگانیک از ترکیبات آلی به کار گرفته می شود. 

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

نتایج این تحقیقات در نشریه Angewandte Chemie منتشر شده است. 

منبع :