Imagjinoni një pajisje që përdor një burim energjie me madhësinë e planetit Tokë dhe që ofron një sasi pothuajse të pakufishme energjie elektrike, pa nevojën për minera që shkatërrojnë ekosistemin për të prodhuar bateri. Fiksim? Gënjeshtër nga “Big Battery”? Fantazi e “fentanyl” nga “Energizer Bunny”? Jo, është reale dhe është oceani.
Pajisja – një semiconductor silikoni – funksionon autonomisht për të ofruar një rryma stabile duke kontrolluar mënyrën se si lëvizet jonet dhe elektronet, duke përdorur dritën dhe nxehtësinë për të avulluar ujë detit. Dhe, sipas kërkuesve në Shkollën e Inxhinierisë në Laboratorin e Nanoshkencës për Teknologjinë e Energjisë (LNET) në École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) në Zvicër, ky proces hap rrugën për teknologji edhe më të avancuara për mbledhjen e energjisë në mënyrë ekologjikisht të sigurt.
Në një artikull të publikuar në revistën “Nature Communications”, ekipi i udhëhequr nga Giulia Tagliabue dhe kërkuesi Tarique Anwar përshkruajnë “kuadrin fizik dhe eksperimental të unifikuar” për sistemet hidrovoltaike të drejtuara nga avullimi, i cili ndan dhe kontrollon proceset ndërfaqe (pra, ndërmjet faza, siç është nga e ngurtë në të lëngët ose nga e lëngët në gaz) duke përdorur dritën e diellit dhe nxehtësinë për të gjeneruar energji elektrike.
Sistemi bazohet në punën e mëparshme të LNET që përdor efektin hidrovoltaik, i cili lejon mbledhjen e energjisë elektrike ndërsa një lëngë kalon mbi pjesën e jashtme të ngarkuar të një nano-pajisjeje, dhe përdor hapësirat midis kolonave të nano-silikonit në një vrimë të gjelit për të avulluar lëngën. “Përçarja e nxehtësisë dhe e dritës do të ndikojë gjithmonë në një pajisje hidrovoltaike”, thotë Anwar, “por ne kemi zbuluar se si këto mund të përdoren në avantazhin tonë” duke drejtuar nxehtësinë dhe dritën për të kontrolluar jonet në ujë detit që avullohet, i cili është një burim i pakufishëm dhe miqësor ndaj mjedisit.
Një risi konceptuale e rëndësishme ishte zbulimi se avullimi nuk ishte shkaku i vetëm i rritjes së prodhimit të energjisë elektrike. Përkundrazi, sepse pajisja e LNET është e përbërë nga një semiconductor silikoni, nxehtësia rrit ngarkimin negativ në sipërfaqen e semiconductorit, ndërsa drita e diellit zgjon elektronet brenda tij.
Rezultatet janë të jashtëzakonshme. “Për shkak të këtij efekti të sipërfaqës”, thotë Tagliabue, “shtimi i dritës dhe nxehtësisë diellore mund të rrisë prodhimin e energjisë deri në pesë herë. Ky efekt natyror ka ekzistuar gjithmonë, por ne jemi të parët që e shfrytëzojmë atë.”
Duke përdorur tre shtresa në generatorin e tyre të avullimit për tre procese të ndara – avullim, transport i jonëve dhe mbledhje e ngarkimit elektrik – Tagliabue dhe Anwar janë në gjendje të analizojnë dhe kalibrojnë proceset dhe rezultatet në çdo fazë. Për shembull, shtresa e mesme që transporton jonet ndodhet nën shtresën që avullohet, ndërsa ndodhet mbi një vrimë të silikonit nano (një substancë që nuk kalon elektrikisht, por e ruajmë atë). Ky dizajm përmirëson prodhimin dhe demonstron se si krijohet ngarkimi nga induksioni i nxehtësisë dhe i dritës, duke rritur kështu prodhimin elektrik dhe migrimet e jonëve.
Innovacioni i LNET ofron një avantazh tjetër të rëndësishëm për të ofruar energji të vazhdueshme dhe autonome: qëndrueshmëria. Nxehtësia dhe drita dëmtojnë mekanizmat hidrovoltaike, dhe ky dëm është edhe më i keq në mjedisin e korroziv të ujit të detit. Por, siç thotë Tagliabue, sepse kolonat nano të pajisjes së saj janë të mbushura me një shtresë oksidi për të siguruar performancë stabile nën nxehtësi dhe dritë, ato janë të sigurta nga “reaksionet kimike të padëshiruara”.
Nëse iteracionet e mëtejshme në pajisjen e LNET do të jenë të suksesshme, Tagliabue dhe Anwar thonë se shpresojnë se ajo do të çojë në pajisje hidrovoltaike që mund të ushqyajnë rrjete të vogla sensorësh pa bateri kudo që njerëzit mund të aksesojnë dritën e diellit, nxehtësinë dhe ujin. Ato thonë se këto aplikacione përfshijnë jo vetëm sistemet e monitorimit të mjedisit, por edhe të gjitha pajisjet e lidhura me Internetin e Gjërave, si dhe teknologjitë e vëzhguara aktuale dhe të ardhshme. Qartë, një e ardhmë në të cilën qasja në energji elektrike është e lirë dhe e mobilshme ofron avantazhe pothuajse të pakalkuluara për njerëzimin.
Burimi: EPFL
Burimi: newatlas.com
