واشنطن-سانا

طوّر باحثون من جامعة بينغهامتون الأمريكية ورق جدران ذكياً يمكنه توليد الكهرباء من رطوبة الهواء داخل الأماكن المغلقة، مستفيدين من حركة الرطوبة داخل مادة ورقية مصممة للحفاظ على فرق الرطوبة اللازم لاستمرار إنتاج الطاقة.

ونقلت منصة «Nanowerk» المتخصصة في علوم وتقنيات النانو في مادة نشرتها في 24 أيلول الجاري نتائج الدراسة المنشورة في مجلة «Advanced Energy Materials»، والتي أعدها الباحثون غوانغيا يوان ويانغ غاو والبروفيسور سيونغهون تشوي.

وتعتمد التقنية على مولد كهرباء يعتمد على الرطوبة الموجودة في الهواء، وتتكون كل وحدة منه من قطعة ورق مربعة يبلغ طول ضلعها نحو سنتيمترين، عولجت حوافها بالغليسرول لامتصاص الرطوبة، بينما استخدم الباحثون مادة «بولي فينيل بيروليدون» (PVP) في المنطقة الداخلية لتوجيه الماء نحو مركز الورقة.

وفي مركز الوحدة توجد منطقة معالجة بالشمع تسمح بخروج الرطوبة على شكل بخار، ما يؤدي إلى حركة مستمرة للماء من أطراف الورقة نحو مركزها، ويحافظ على فرق الرطوبة الضروري لتوليد التيار الكهربائي.

وأظهرت الاختبارات أن الوحدة الواحدة أنتجت، عند رطوبة نسبية بلغت 80 بالمئة، جهداً كهربائياً يصل إلى نحو 0.34 فولت، فيما بلغت كثافة القدرة نحو 2.2 ميكروواط لكل سنتيمتر مربع، بينما أدى توصيل عشر وحدات على التوالي إلى إنتاج نحو 3 فولت.

وعند توسيع النظام إلى لوحة تضم 1596 وحدة، تمكن الباحثون من تشغيل لوحة مفاتيح لاسلكية عند رطوبة نسبية تقارب 38 بالمئة، باستخدام مكثف لتخزين الطاقة وإطلاقها عند الحاجة، ما أظهر إمكانية استخدام التقنية في تشغيل أجهزة الاستشعار والإلكترونيات منخفضة الاستهلاك.

وأظهرت التجارب كذلك إمكانية مساهمة النظام في خفض الرطوبة داخل الأماكن المغلقة، إذ انخفضت الرطوبة بالقرب من اللوحة من نحو 38 إلى 32 بالمئة خلال 15 دقيقة، فيما تمكنت 28 وحدة من خفض الرطوبة في حجرة مغلقة من نحو 75 إلى 50 بالمئة خلال نحو أربع دقائق.

ولا تزال التقنية في مراحلها التجريبية، إذ يعتمد النموذج الحالي على ورق مخصص للاستخدامات المخبرية، ويواصل الباحثون دراسة استقرار المواد وقدرتها على تحمل التغيرات المتكررة في مستويات الرطوبة قبل تطوير تطبيقات عملية على نطاق أوسع.

ويمكن أن تسهم هذه التقنية مستقبلاً في تطوير أسطح داخلية قادرة على حصاد كميات محدودة من الطاقة من رطوبة الهواء، لتشغيل أجهزة إلكترونية منخفضة الاستهلاك، مع إمكانية الاستفادة منها في تنظيم مستويات الرطوبة داخل بعض الأماكن المغلقة.