ساخت و ساز برق از منابع آبی شور و منابع آبی لوله کشی شهری

در این متن، فرآیند تبخیر به عنوان یک روش طبیعی برای ساخت و ساز انرژی معرفی شده است. محققان در حال بررسی پتانسیل انرژی تبخیر از طریق اثر هیدروولتائیک هستند و به دستگاه‌های HV روی می‌آورند. اثرات الکترواستاتیک و جریان سیال در این فرآیند بررسی شده و مشخص شده که دستگاه هیدروولتائیک می‌تواند در شرایط مختلف شوری کار کند. از روش لیتوگرافی نانوکره برای ساخت دستگاه‌های HV استفاده می‌شود و این روش می‌تواند بهبود قابل توجهی در ساخت و ساز انرژی از تبخیر منابع آبی داشته باشد.

به گزارش دیجیاتور، تبخیر یک فرآیند طبیعی است که درهمه جا دیده می‌شود، تقریبا نیمی از انرژی خورشید که به زمین می‌رسد، صرف فرآیندهای تبخیر می‌شود. از سال ۲۰۱۷، محققان در تلاش‌اند تا پتانسیل انرژی تبخیر را از طریق اثر هیدروولتائیک (HV) مهار کنند. در این ابزار عبور یک سیال از سطح باردار دستگاه نانویی منجر به ساخت و ساز الکتریسیته می‌شود.

تبخیر یک جریان مداوم در درون نانوکانال داخل این دستگاه ایجاد می‌کند، که این جریان نقش پمپ را ایفا کرده و به حرکت سیال کمک می‌کند. این اثر در میکرولوله‌های درون شاخ و برگ گیاهان مشاهده می‌شود، جایی که به لطف ترکیبی از فشار مویرگی و تبخیر طبیعی، ترانزیت منابع آبی در کل گیاه رخ می‌دهد.

اگرچه در حال حاضر دستگاه‌های هیدروولتائیک وجود دارد، اما درک عملکردی بسیار کمی از شرایط و پدیده‌های فیزیکی حاکم بر ساخت و ساز انرژی در مقیاس‌نانو وجود دارد. این یک شکاف دانش است که جولیا تاگلیبو و همکارانش به سراغ آن رفتند.

آن‌ها ترکیبی از آزمایش و مدل سازی چندگانه را برای توصیف جریان سیال، جریان یون و اثرات الکترواستاتیک را با هدف بهینه‌سازی دستگاه‌های HV انجام دادند.

با استفاده از یک بستر نرم‌افزاری جدید، این گروه برای اولین بار اقدام به بررسی برهمکنش‌های بین‌سطحی در پدیده هیدروولتائیک کردند. این گروه دریافتند که دستگاه هیدروولتائیک می‌تواند در محدود وسیعی از شوری کار کند در حالی که پیش از این تصور می‌شد که نیاز به منابع آبی کاملا خالص است تا بهترین عملکرد به دست آید.

در این پروژه محققان با استفاده از روش لیتوگرافی کلوئیدی نانوکره موفق به ساخت این دستگاه شدند. با این روش می‌توان شبکه هگزاگونالی از نانوستون‌های سیلیکون را با دقت در فضایی مشخص ایجاد کرد. این فضای بین ستون‌ها کانال‌هایی ایده‌آل برای تبخیر نمونه ایجاد می‌کند که به راحتی می‌توان آن را تنظیم کرد تا درک بهتری از اثر محدودیت فضا را به دست آورد.

انور توضیح می‌دهد: «در بیشتر سیستم‌های سیال حاوی محلول‌های نمکی، شما تعداد برابر یون‌های مثبت و منفی دارید. با این حال، وقتی مایع را به یک نانوکانال محدود می‌کنید، فقط یون‌هایی با بار مخالف سطح باردار باقی می‌مانند که این به معنای ساخت و ساز جریان و ولتاژ است. با افزایش غلظت‌ یون‌های سیال، بار سطحی الکترود نانوابزار نیز افزایش می‌یابد. در نتیجه می‌توانیم از سیالات با غلظت بالاتر نمک استفاده کنیم که این به معنای ساده‌سازی دستگاه‌های ساخت و ساز برق است که می‌تواند از منابع آبی شیر یا حتی منابع آبی شور نیز استفاده کند.»

این متن درباره تلاش محققان برای مهار انرژی تبخیر به وسیله اثر هیدروولتائیک است. این دستگاه نانویی با ایجاد جریان مداوم در نانوکانال‌ها، الکتریسیته ساخت و ساز می‌کند. محققان با استفاده از روش لیتوگرافی نانوکره، این دستگاه را ساخته‌اند. این دستگاه می‌تواند در شوری‌های مختلف منابع آبی کار کند و با تنظیم مناسب، اثر محدودیت فضا را مورد بررسی قرار دهد. تحقیقات نشان می‌دهد که افزایش غلظت یون‌های سیال، باعث افزایش الکترودهای سطحی الکتریسیته و در نهایت ساخت و ساز برق می‌شود.