قدّمت دِراسة حديثة، بقيادة البروفيسور “كيونغ جين تشوا” في مدرسة علم المواد والهندسة بمعهد “أولسان” الوطني للعلوم والتكنولوجيا (UNIST)، نظاماً متطوّراً جديداً لحصاد الطاقة، قادراً على توليد كهرباء بمجرد إلصاقه على الثياب، النوافذ، أو الجدران الخارجية لمبّنى ما. يرتكز عمل هذا الجهاز الجديد على اختلاف درجة الحرارة بين الجانبين الحار والبارد، بحيث أن الفرق في درجة الحرارة يُمكن رفعه إلى (20.9) درجة مئوية، والتي تُعتبر أعلى بكثيرٍ من فروق درجات الحرارة النموذجية (1.5 – 4.1 درجة مئوية) للمولّدات الكهروحرارية القابلة للارتداء (W-TEGs) التي تعتمد على حرارة الجسم. ويتوقّع فريق البحث أن يقدم مولدهم – الكهروحراري الشمسي القابل للإرتداء – (W-STEG) طريقة واعدة في تحسين الفعالية بزيادة الفرق في درجة الحرارة.
حصاد الطاقة مجال مُتنوّع يشمل عديد من التكنولوجيات، والذي يَتمثّل في طريقة لالتقاط كميات صغيرة من الطاقة التي كانت لولا ذلك ستضيع على شكل حرارة، ضوء، صوت، أو حركة. ويقصد بـ مولد كهروحراري (TEG) هو: ذلك الجهاز الذي يُحوّل طاقة حرارية ضائعة كالطاقة الشمسية، الطاقة الحرارية الأرضية، أو حرارة الجسد إلى طاقة كهربائية إضافية. لقد كان هنالك ارتفاع كبير في دراسة المولدات الكهروحرارية القابلة للإرتداء، التي تعتمد على اختلاف درجة الحرارة بين حرارة الجسم والبيئة المحيطة. ولكن واحداً من العيوب الأساسية التي أعاقت عملية تسويق هذه المولدات هي أن فرق درجة الحرارة فيها يتراوح بين (1 – 4) درجات فقط.
و قد قام فريق البحث بحل هذه المشكلة بتقديم ماصٍ شمسي محلي فوق طبقة من مُتعدّد الإيميد (Polyimide). الماصُ الشمسي هو: عبارة عن بُنية دورية من خمس طبقات، لكل من فلوريد المغنسيوم، والتايتانيوم (Ti/MgF2). بحيث صُمّمت بُنية وسمك كل طبقة بشكلٍ يوفّر امتصاصاً أمثل لأشعة الشمس، هذا ما رفع من فرق درجة الحرارة ليبلغ (20.9) درجة مئوية، وهي القيمة الأعلى من نوعها المُسجَلة حتّى الآن. تقول “يون سو جانغ” من مدرسة علم المواد والهندسة: ” لقد كفلنا ،من خلال هذه الدراسة، عشرة أضعاف في فرق درجة الحرارة مقارنة بالمولدات الكهروحرارية التقليدية”. تضيف مؤكدة:” بما أن مخرج (OUTPUT) المولد الكهروحراري يتناسب مع الجذر التربيعي لفرق درجة الحرارة، يمكن للمرء بمساعدة هذه التكنولوجيا زيادة قيمة المخرج بشكل كبير”.
في هذه الدراسة، قام البروفيسور “تشوا” وفريقه بتصميم مولد كهروحراري نبيل، بدمج سيقان كهروحرارية (TE LEGS) مرنة من “تيلوريوم البزموت” (BiTe) وماصات شمسية ميكرونية السمك (sub-micron thick solar absorbers) على طبقة من مُتعدّد الإيميد (PI). وقد تم صنع السيقان الكهروحرارية بواسطة تقنية حديثة من الطبع ثلاثي الأبعاد (الطبع الموزع-Dispenser printing) بحبر يحتوي أساساً على مساحيق أشابات ميكانيكية من تيلوريوم-بيزموت، ومضاف تلبيد من تيلوريد الأنتيمون (Sb2Te3) مبعثر في الجليسيرول. وقد صرحوا بأن مولداً يضمّ عشرة أزواج موجبة-سالبة من السيقان، عندما يُعرّض إلى أشعّة الشمس، ينتج جهد دائرة مفتوحة قدرها (55.15) ميلي فولت، وطاقة تقدر بـ(4.44) ميكرو واط. يقول البروفيسور “تشوا ”: نتوقع أن يكون مولدنا الجديد مفيداً في تطبيقات عديدة، مثل الأجهزة الإلكترونية القابلة للإرتداء ذاتية التغذية. يضيف: ”سيكون أيضاً مُحفّزاً لتحسين سوق تكنولوجيا الالكترونيات القابلة للارتداء المستقبلي”.
يُذكر أن نتائج هذا البحث تم نشرها في إصدار شهر أغسطس من الجريدة المرموقة (Nano Energy). ويدعم هذا العمل من طرف برنامج التقارب – بحث وتطوير – لمجلس البحث الوطني للعلم والتكنولوجيا (NST) لجمهورية كوريا، وكذا برنامج الشراكة KIST-UNIST.
المصدر: هنا
تدقيق لغوي: عقيل صكر
