02 พฤษภาคม 2019
ทีมนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส (UCLA) ได้ออกแบบสร้างอุปกรณ์ใหม่ที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้จากหิมะที่กำลังตก อุปกรณ์ใหม่นี้ราคาไม่แพง มีขนาดเล็ก บาง และยืดหยุ่นได้คล้ายกับแผ่นพลาสติก
พวกเขาเรียกมันว่า snow-based triboelectric nanogenerator หรือ “snow TENG” TENG เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้านาโนชนิดที่สร้างประจุไฟฟ้าผ่านทางไฟฟ้าสถิตย์แบบเสียดสี มันสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน
“ไฟฟ้าสถิตย์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างวัสดุหนึ่งที่จับอิเล็กตรอนกับอีกวัสดุหนึ่งซึ่งให้อิเล็กตรอน” Richard Kaner นักวิจัยอาวุโสที่ UCLA กล่าว “คุณสามารถแยกเอาประจุและสร้างไฟฟ้าขึ้นได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้สิ่งอื่นเลย”
เกล็ดหิมะมีประจุบวกและให้อิเล็กตรอน ส่วนซิลิโคนซึ่งเป็นวัสดุคล้ายยางสังเคราะห์ที่ประกอบด้วยอะตอมซิลิกอนและอะตอมออกซิเจน รวมกันกับคาร์บอนไฮโดรเจนและองค์ประกอบอื่นๆนั้นมีประจุลบ เมื่อหิมะตกลงมาสัมผัสกับพื้นผิวของซิลิโคนทำให้เกิดประจุซึ่งอุปกรณ์จะจับและสร้างกระแสไฟฟ้า
“หิมะมีประจุอยู่แล้ว ดังนั้นเราคิดว่าทำไมไม่เอาวัสดุอื่นซึ่งมีประจุตรงข้ามกันมาดึงเอาประจุจากหิมะมาสร้างไฟฟ้าล่ะ?” Maher El-Kady หนึ่งในทีมวิจัยที่ UCLA กล่าว
“ขณะที่เกล็ดหิมะให้อิเล็กตรอนเพิ่มอยู่ตลอด ดังนั้นประสิทธิภาพของอุปกรณ์จะขึ้นอยู่กับความสามารถหรือประสิทธิภาพของวัสดุในการดึงอิเล็กตรอนเหล่านั้น” El-Kady กล่าวต่อ “หลังจากที่ได้ทดลองกับวัสดุจำนวนมากรวมทั้งอลูมิเนียมฟอยล์และเทฟลอน เราพบว่าซิลิโคนผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าวัสดุอื่น”
El-Kady บอกเพิ่มเติมว่าประมาณ 30% ของพื้นผิวโลกปกคลุมด้วยหิมะในช่วงฤดูหนาว ระหว่างช่วงเวลาเดียวกันนั้นแผงโซลาร์เซลล์ก็มักจะทำงานล้มเหลวอยู่บ่อยๆ การสะสมของหิมะจะลดปริมาณของแสงอาทิตย์ที่เข้าถึงแผงโซลาร์เซลล์ เป็นการจำกัดพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้และลดประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ลง อุปกรณ์ใหม่นี้สามารถรวมเข้ากับแผงโซลาร์เซลล์เพื่อให้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องเมื่อหิมะตก
“อุปกรณ์นี้สามารถทำงานในพื้นที่ห่างไกลเพราะผลิตพลังงานได้ด้วยตัวเองและไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่” Kaner กล่าว” “มันเป็นอุปกรณ์ที่ฉลาดมาก เป็นสถานีตรวจอากาศที่สามารถบอกคุณได้ว่าหิมะตกลงมามากแค่ไหน บอกทิศทางหิมะตกและทิศทางและความเร็วของลม”
นอกจากนี้มันยังสามารถใช้ในการตรวจสอบติดตามกีฬาฤดูหนาวอย่างเช่นการเล่นสกี เพื่อการประเมินและปรับปรุงสมรรถภาพของนักกีฬาที่กำลังวิ่ง เดิน หรือกระโดดได้อย่างแม่นยำ รวมทั้งยังมีศักยภาพในการแยกแยะระบุรูปแบบการเคลื่อนไหวที่ใช้ในการเล่นสกีข้ามประเทศซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยสมาร์ทวอทช์ และมันสามารถพัฒนาเป็นอุปกรณ์สวมใส่ที่มีพลังงานในตัวเองสำหรับใช้ตรวจติดตามสมรรถภาพของนักกีฬาที่สามารถส่งสัญญาณแสดงการเคลื่อนไหวของนักกีฬา บอกได้ด้วยว่ากำลังเดิน,วิ่ง หรือกระโดด
ทีมวิจัยใช้เครื่องพิมพ์สามมิติในการออกแบบอุปกรณ์นี้ซึ่งประกอบด้วยชั้นของซิลิโคนและอิเล็กโทรดเพื่อจับประจุไฟฟ้า นักวิจัยเชื่อว่าอุปกรณ์จะถูกผลิตออกมาในราคาที่ต่ำมากเนื่องจากความง่ายในการผลิตและซิลิโคนก็เป็นวัสดุที่หาได้ง่ายและใช้ในอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายอยู่แล้ว
ข้อมูลและภาพจาก ucla.edu, sciencealert
Takieng.com
นักวิทยาศาสตร์สร้างอุปกรณ์สำหรับผลิตไฟฟ้าจากหิมะตกสำเร็จเป็นครั้งแรก
ทีมนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส (UCLA) ได้ออกแบบสร้างอุปกรณ์ใหม่ที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้จากหิมะที่กำลังตก อุปกรณ์ใหม่นี้ราคาไม่แพง มีขนาดเล็ก บาง และยืดหยุ่นได้คล้ายกับแผ่นพลาสติก
พวกเขาเรียกมันว่า snow-based triboelectric nanogenerator หรือ “snow TENG” TENG เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้านาโนชนิดที่สร้างประจุไฟฟ้าผ่านทางไฟฟ้าสถิตย์แบบเสียดสี มันสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน
“ไฟฟ้าสถิตย์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างวัสดุหนึ่งที่จับอิเล็กตรอนกับอีกวัสดุหนึ่งซึ่งให้อิเล็กตรอน” Richard Kaner นักวิจัยอาวุโสที่ UCLA กล่าว “คุณสามารถแยกเอาประจุและสร้างไฟฟ้าขึ้นได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้สิ่งอื่นเลย”
เกล็ดหิมะมีประจุบวกและให้อิเล็กตรอน ส่วนซิลิโคนซึ่งเป็นวัสดุคล้ายยางสังเคราะห์ที่ประกอบด้วยอะตอมซิลิกอนและอะตอมออกซิเจน รวมกันกับคาร์บอนไฮโดรเจนและองค์ประกอบอื่นๆนั้นมีประจุลบ เมื่อหิมะตกลงมาสัมผัสกับพื้นผิวของซิลิโคนทำให้เกิดประจุซึ่งอุปกรณ์จะจับและสร้างกระแสไฟฟ้า
“หิมะมีประจุอยู่แล้ว ดังนั้นเราคิดว่าทำไมไม่เอาวัสดุอื่นซึ่งมีประจุตรงข้ามกันมาดึงเอาประจุจากหิมะมาสร้างไฟฟ้าล่ะ?” Maher El-Kady หนึ่งในทีมวิจัยที่ UCLA กล่าว
“ขณะที่เกล็ดหิมะให้อิเล็กตรอนเพิ่มอยู่ตลอด ดังนั้นประสิทธิภาพของอุปกรณ์จะขึ้นอยู่กับความสามารถหรือประสิทธิภาพของวัสดุในการดึงอิเล็กตรอนเหล่านั้น” El-Kady กล่าวต่อ “หลังจากที่ได้ทดลองกับวัสดุจำนวนมากรวมทั้งอลูมิเนียมฟอยล์และเทฟลอน เราพบว่าซิลิโคนผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าวัสดุอื่น”
El-Kady บอกเพิ่มเติมว่าประมาณ 30% ของพื้นผิวโลกปกคลุมด้วยหิมะในช่วงฤดูหนาว ระหว่างช่วงเวลาเดียวกันนั้นแผงโซลาร์เซลล์ก็มักจะทำงานล้มเหลวอยู่บ่อยๆ การสะสมของหิมะจะลดปริมาณของแสงอาทิตย์ที่เข้าถึงแผงโซลาร์เซลล์ เป็นการจำกัดพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้และลดประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ลง อุปกรณ์ใหม่นี้สามารถรวมเข้ากับแผงโซลาร์เซลล์เพื่อให้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องเมื่อหิมะตก
“อุปกรณ์นี้สามารถทำงานในพื้นที่ห่างไกลเพราะผลิตพลังงานได้ด้วยตัวเองและไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่” Kaner กล่าว” “มันเป็นอุปกรณ์ที่ฉลาดมาก เป็นสถานีตรวจอากาศที่สามารถบอกคุณได้ว่าหิมะตกลงมามากแค่ไหน บอกทิศทางหิมะตกและทิศทางและความเร็วของลม”
นอกจากนี้มันยังสามารถใช้ในการตรวจสอบติดตามกีฬาฤดูหนาวอย่างเช่นการเล่นสกี เพื่อการประเมินและปรับปรุงสมรรถภาพของนักกีฬาที่กำลังวิ่ง เดิน หรือกระโดดได้อย่างแม่นยำ รวมทั้งยังมีศักยภาพในการแยกแยะระบุรูปแบบการเคลื่อนไหวที่ใช้ในการเล่นสกีข้ามประเทศซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยสมาร์ทวอทช์ และมันสามารถพัฒนาเป็นอุปกรณ์สวมใส่ที่มีพลังงานในตัวเองสำหรับใช้ตรวจติดตามสมรรถภาพของนักกีฬาที่สามารถส่งสัญญาณแสดงการเคลื่อนไหวของนักกีฬา บอกได้ด้วยว่ากำลังเดิน,วิ่ง หรือกระโดด
ทีมวิจัยใช้เครื่องพิมพ์สามมิติในการออกแบบอุปกรณ์นี้ซึ่งประกอบด้วยชั้นของซิลิโคนและอิเล็กโทรดเพื่อจับประจุไฟฟ้า นักวิจัยเชื่อว่าอุปกรณ์จะถูกผลิตออกมาในราคาที่ต่ำมากเนื่องจากความง่ายในการผลิตและซิลิโคนก็เป็นวัสดุที่หาได้ง่ายและใช้ในอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายอยู่แล้ว
ข้อมูลและภาพจาก ucla.edu, sciencealert
Takieng.com