تبديل انرژي باران به الكتريسيته با گرافن

در سال هاي اخير پيشرفت هاي فني، سلول هاي خورشيدي را به ابزاري كارآمد و مقرون به صرفه بدل كرده است. با وجود اين، عدم كارآيي سلول هاي خورشيدي در زمان بارندگي به عنوان يك نقطه ضعف بسيار مهم باقي مانده است.

گروهي از محققان دانشگاه هاي اوشن و يونان نرمال چين نوعي سلول خورشيدي حساس به رنگ توليد كردند كه قادر است انرژي حاصل از برخورد قطرات باران را نيز به الكتريسيته تبديل كند.

محققان چيني براي رفع اين نقطه ضعف، در سلول خورشيدي خود از يك لايه گرافني اضافي استفاده كردند. گرافن يك ساختار دو بعدي كربن است كه در آن اتم ها به شكل لانه زنبور با يكديگر پيوند خورده اند. براي ساخت گرافن از روش هاي اكسيداسيون، لايه برداري شيميايي و مكانيكي و سنتز شيميايي استفاده مي شود. گرافين داراي خواص الكتريكي غيرمعمولي است و علاوه بر رسانش الكتريكي، الكترون هاي آزادي دارد كه در تمام سطح لايه حركت مي كنند.

در محلول آبي، الكترون هاي گرافن با يون هاي داراي بار مثبت پيوند برقرار مي كنند. اين ويژگي گرافن براي جداكردن يون هاي سرب و رنگ هاي ارگانيك از تركيبات آلي به كار گرفته مي شود.

اين پديده الهام بخش محققان چيني شد تا براي جذب انرژي حاصل از برخورد قطرات باران، از الكترودهايي از جنس گرافن استفاده كنند. قطرات باران، حاوي نمك هستند كه به يون هاي منفي و مثبت تبديل مي شوند. يون هاي داراي بار مثبت شامل يون هاي سديم، كلسيم و آمونيوم هستند و قادرند با سطح گرافن پيوند برقرار كنند. در نقطه برخورد باران با گرافن، آب از يون هاي مثبت و گرافن از الكترون هاي آزاد داراي بار منفي، غني مي شوند. در نتيجه اين پديده، دولايه از الكترون ها و يون هاي مثبت ساخته مي شود كه با عنوان شبه خازن (pseudocapacitor) شناخته مي شود. اختلاف پتانسيل حاصل از اين پديده، براي توليد ولتاژ و جريان الكتريكي كافي است.

نتايج اين تحقيقات در نشريه Angewandte Chemie منتشر شده است.

منبع: ایرنا

کانال عصر ایران در تلگرام