تولید الکتریسیته با آب نمک و گرافن

[ERF@N]

یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه نانجینگ چین موفق شدند با ریختن آب نمک روی گرافن الکتریسیته تولید کنند.

در مقاله‌ای که این گروه در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رساند‌ند، توضیح داده شد که چگونه در جستجوی پیاده‌سازی ایده‌ی تولید ولتاژ در نانولوله‌های کربنی بودند که موفق به انجام آن روی گرافن شدند.

این گروه قصد داشتند تا با عبور آب نمک از میان نانولوله‌ی ‌کربنی روی سر این نانولوله‌ها ولتاژ ایجاد کنند اما با مشکلات زیادی روبرو شدند. آن‌ها زمانی که قطرات آب نمک را از روی گرافن عبور دادند، موفق به ایجاد جریان الکتریسیته شدند.

از آنجایی که گرافن دارای خواص الکتریکی منحصربه فردی است، محققان در جستجوی پاسخ این سؤال بودند که آیا می‌توان از این ماده‌ی ارزان قیمت الکتریسیته تولید کرد؟ تا پیش از این، گروه‌های تحقیقاتی متعددی از سیال‌های یونی در نانوساختارهای مختلف استفاده کرده‌ بودند، اما در تمام این پژوهش‌ها از گرادیان فشار استفاده شده بود که در نهایت موجب کاهش بازده فرآیند می‌شد.

برخی گروه‌های تحقیقاتی نیز نانولوله‌های کربنی را در مسیر جریان آب قرار دادند تا الکتریسیته تولید کنند، اما در این راهبرد نیز نیاز به گرادیان فشار بود. اما در این پژوهش، بدون نیاز به گرادیان فشار، تولید جریان الکتریسیته با گرافن انجام شد.

در این روش جدید، محققان یک قطره آب دریا (و دیگر محلول‌های یونی) را روی تک لایه‌ی گرافن قرار دادند و سپس آن را روی گرافن غلطاندند، این کار موجب تولید الکتریسیته شد. نکته جالب آن که با افزایش قطره‌ها، ولتاژ تولید شده نیز افزایش یافت.

مکانیسم عملکرد این سیستم جدید این گونه است که قطره آب نمک ساکن روی گرافن موجب توزیع متقارن بارها در دو سوی گرافن می‌شود، بنابراین اختلاف پتانسیل در دو سوی گرافن صفر است. اما با حرکت قطره روی سطح گرافن، توزیع بارها در سطح گرافن نامتقارن شده و اختلاف پتانسیل ایجاد می‌شود. این پتانسیل در حدود 30 میلی‌ولت است که برای اندازه‌گیری توسط محققان کافی است و حتی می‌توان از آن برای ساخت حسگر استفاده کرد؛ همچنین می‌توان از این سیستم به‌عنوان تأمین‌کننده‌ی انرژی دستگاه‌های دیگر استفاده کرد.