Οι επιστήμονες παράγουν ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας τεχνολογία εμπνευσμένη από την τουρμπίνα Tesla
Η «σωματιδιακή στατική επίδραση» και το τέλος της τριβής
Ένα ρεύμα συμπιεσμένου αέρα συνήθως περνά απαρατήρητο. Στα εργοστάσια διασχίζει σωληνώσεις, κινεί εργαλεία και στο τέλος απελευθερώνεται στο περιβάλλον ως υποπροϊόν.
Όμως, κάτω από τις σωστές συνθήκες, αυτή η ροή κρύβει ένα απρόσμενο ενεργειακό απόθεμα: στατικό ηλεκτρισμό που μπορεί να μετατραπεί σε χρήσιμη ηλεκτρική ενέργεια.
Μια διεθνής ομάδα μηχανικών, με επικεφαλής το Chung-Ang University της Νότιας Κορέας και συνεργασίες από το Kumoh National Institute of Technology, το MIT και το National Taiwan University, ανέπτυξε μια πρωτοποριακή συσκευή που μετατρέπει τον συμπιεσμένο αέρα σε ηλεκτρισμό. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Energy Materials και βασίζεται σε μια ιδέα εμπνευσμένη από την περίφημη τουρμπίνα Tesla.
Η «σωματιδιακή στατική επίδραση» και το τέλος της τριβής
Σε αντίθεση με τις συμβατικές γεννήτριες τριβοηλεκτρισμού, που βασίζονται στην επαφή και την τριβή επιφανειών, η νέα τεχνολογία λειτουργεί χωρίς μηχανική επαφή. Η συσκευή αξιοποιεί το φαινόμενο που οι ερευνητές ονομάζουν «σωματιδιακή στατική επίδραση». Τα μικροσκοπικά σωματίδια που μεταφέρονται με τον αέρα φορτίζονται ηλεκτρικά κατά την κίνησή τους και αυτή η φόρτιση συλλέγεται από ειδικά σχεδιασμένες επιφάνειες μέσα στην τουρμπίνα.
Ο καθηγητής Sangmin Lee εξηγεί ότι η ροή συμπιεσμένου αέρα προκαλεί περιστροφική κίνηση μέσω ιξώδους δύναμης, χωρίς τριβή. Τα υλικά με διαφορετικές ηλεκτρικές ιδιότητες αποκτούν φορτίο από τα αιωρούμενα σωματίδια και έτσι παράγεται ηλεκτρισμός μέσω ηλεκτροστατικής επαγωγής. Το αποτέλεσμα είναι υψηλές αποδόσεις, χωρίς φθορές και περιορισμούς ταχύτητας.
Εντυπωσιακές επιδόσεις και πρακτικές εφαρμογές
Σε δοκιμές, η γεννήτρια πέτυχε ταχύτητες περιστροφής 8.472 στροφών ανά λεπτό, αποδίδοντας έως και 800 βολτ και 2,5 αμπέρ σε συχνότητα 325 Hz. Πρόκειται για την πρώτη επιτυχημένη επίδειξη παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από σωματιδιακή στατική επίδραση με δομή τύπου Tesla.
Οι επιστήμονες δοκίμασαν τη συσκευή σε πραγματικές συνθήκες, τροφοδοτώντας ηλεκτρονικά εξαρτήματα, συλλέγοντας νερό από την ατμοσφαιρική υγρασία και απομακρύνοντας αιωρούμενη σκόνη μέσω της παραγωγής αρνητικών ιόντων. Οι εφαρμογές αυτές είναι ιδιαίτερα σημαντικές σε βιομηχανικούς χώρους, όπου η συσσώρευση σκόνης μπορεί να δημιουργήσει σοβαρούς κινδύνους ανάφλεξης.
Απόβλητος αέρας που μετατρέπεται σε ενέργεια
Συστήματα συμπιεσμένου αέρα χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, στις μεταφορές και στην παραγωγή ενέργειας. Μεγάλο μέρος αυτής της ροής καταλήγει να χάνεται. Η νέα τεχνολογία δίνει τη δυνατότητα να μετατραπεί ένα μέρος αυτής της «χαμένης» ενέργειας σε ηλεκτρισμό, μειώνοντας τις απώλειες και ενισχύοντας την ενεργειακή αποδοτικότητα.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι στο μέλλον η τεχνολογία μπορεί να αξιοποιηθεί σε εξορυκτικές δραστηριότητες, συστήματα πνευματικής μεταφοράς υλικών και μονάδες περιβαλλοντικού ελέγχου. Παρότι απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για την κλιμάκωση και τη μακροχρόνια αντοχή της συσκευής, το βασικό μήνυμα είναι ξεκάθαρο: ο αέρας δεν κινεί μόνο μηχανές, μπορεί να παράγει και ηλεκτρισμό.
*Τα αποτελέσματα της έρευνας είναι διαθέσιμα online στο περιοδικό Advanced Energy Materials
