آیا تا به حال فکر کرده‌اید که گرمای بدن شما می‌تواند منبع انرژی نامحدودی باشد؟ محققان با فناوری نوآورانه انقلابی در صنعت انرژی ایجاد کرده‌اند.
بدن انسان شبیه یک بخاری کوچک است که دائما گرما تولید می‌کند! اگر تا به حال تصویر خودتان را با دوربین حرارتی دیده باشید، متوجه می‌شوید که بدن شما چقدر گرما از خودش پخش می‌کند. این گرما در واقع محصول فرآیندهای سوخت‌وساز (متابولیسم) بدن است. جالب است بدانید هر فوت مربع (تقریبا معادل یک کف دست) از بدن ما به اندازه ۱۹ کبریت روشن در هر ساعت گرما تولید می‌کند!
بدن ما گرمای زیادی تولید می‌کند که متأسفانه بیشترش به هدر می‌رود و وارد هوا می‌شود. حالا تصور کنید که شاید بتوان این گرما را ذخیره کرد و از آن انرژی ساخت! تحقیقات نشان می‌دهد که این ایده شدنی است. در حال حاضر ما با استفاده از مواد دوستدار محیط زیست در حال طراحی دستگاهی هستیم که بتواند گرمای بدن را جمع کرده و به انرژی تبدیل و ذخیره کند. این دستگاه مثل یک پاوربانک داخلی برای ابزارهای پوشیدنی مثل ساعت‌های هوشمند، ردیاب‌های تناسب اندام یا GPS عمل می‌کند. این یعنی شاید روزی بتوانیم با گرمای بدن گوشی خود را شارژ کنیم!
گرما فقط از بدن ما تولید نمی‌شود؛ دنیای پیشرفته ما هم روزانه مقدار زیادی گرمای اضافی تولید می‌کند. در واقع ماشین‌ها و کارخانه‌ها تولیدکننده اصلی آن هستند. این گرما که به هدر می‌رود، می‌تواند منبعی ارزشمند برای تولید انرژی باشد. با استفاده از فناوری‌های جدید، می‌توانیم این گرمای اضافی را جمع‌آوری کرده و به برق یا بخار تبدیل کنیم. این کار نه تنها به کاهش مصرف سوخت کمک می‌کند، بلکه به کاهش آلودگی هوا و محیط زیست نیز منجر می‌شود.
ترموالکتریک ؛ پدیده‌ای برای تبدیل گرما به انرژی
اثر ترموالکتریک یک پدیده جالب است که می‌تواند گرما را به برق تبدیل کند. در این فرآیند، اختلاف دما بین دو طرف باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود؛ الکترون‌ها از طرف گرم به طرف سرد حرکت کرده و انرژی الکتریکی قابل استفاده تولید می‌کنند. با این حال، مواد ترموالکتریک معمولا از موادی مثل کادمیوم، سرب یا جیوه ساخته می‌شوند که برای محیط زیست و سلامت انسان خطرناک هستند و کاربرد آن‌ها را محدود می‌کنند.
بیشتر بخوانید:
این قطعات کریستالی جدید، گرما را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند؛ تولید برق خودرو با ترمز گرفتن؟
به جای استفاده از مواد شیمیایی و مصنوعی در تولید مواد ترموالکتریک، ما به طبیعت روی آورده‌ایم. چوب، این ماده طبیعی و فراوان، پتانسیل بالایی برای تولید برق از گرما دارد. با جایگزینی مواد شیمیایی با چوب، نه تنها به محیط زیست کمک می‌کنیم، بلکه به توسعه فناوری‌های سبز نیز سرعت می‌بخشیم. این روش علاوه بر افزایش بهره‌وری انرژی، دیدگاه ما را نسبت به مواد روزمره تغییر می‌دهد و چوب را به یکی از اجزای کلیدی راه‌حل‌های پایدار انرژی تبدیل می‌کند.
تولید برق از چوب!
محققان دانشگاه لیمریک با همکاری دانشگاه والنسیا روشی پایدار برای تبدیل گرمای هدررفته به برق ابداع کرده‌اند. این روش از محصولات چوبی ایرلندی، به‌ویژه لیگنین که یک محصول جانبی از صنعت کاغذسازی است، استفاده می‌کند. این نوآوری نه‌تنها از منابع طبیعی به شکلی هوشمندانه بهره می‌برد، بلکه گامی مهم به سوی انرژی پایدار است.
این مطالعه نشان می‌دهد که غشاهای ساخته‌شده از لیگنین، وقتی در محلول نمکی قرار می‌گیرند می‌توانند به‌طور کارآمد گرمای هدررفته در دماهای پایین (زیر ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد) را به برق تبدیل کنند. اختلاف دما در دو طرف غشای لیگنین باعث می‌شود که یون‌ها (اتم‌های باردار) در محلول نمک حرکت کنند؛ یون‌های مثبت به سمت سردتر و یون‌های منفی به سمت گرم‌تر می‌روند. این جدایی بارها باعث ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی در غشا می‌شود که می‌توان از آن برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد.
از آنجا که حدود ۶۶٪ از گرمای هدررفته در صنایع در همین بازه دمایی قرار دارد، این نوآوری فرصتی بزرگ برای ارائه راهکارهای انرژی دوستدار محیط زیست ایجاد می‌کند. این فناوری جدید می‌تواند تأثیر چشمگیری در بسیاری از حوزه‌ها داشته باشد. به‌ویژه در صنایع تولیدی که حجم زیادی از گرمای اضافی تولید می‌کنند، می‌توان این گرما را به برق تبدیل کرد. این کار نه‌تنها به صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمک می‌کند، بلکه تأثیر صنایع بر محیط زیست را نیز کاهش می‌دهد.
از این فناوری می‌توان در مکان‌های مختلفی از تأمین انرژی در مناطق دورافتاده گرفته تا راه‌اندازی سنسورها و دستگاه‌ها در کاربردهای روزمره استفاده کرد. ماهیت سازگار با محیط زیست آن، این تکنولوژی را به یک راه‌حل امیدوارکننده برای تولید انرژی پایدار در ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها تبدیل می‌کند.
ذخیره‌سازی برق، چالش محققان با ترموالکتریک
تولید برق از گرما، یک طرف قضیه است؛ اما چطور این برق را نگه داریم؟ ابرخازن‌ها مثل باتری‌های خیلی سریع هستند که می‌توانند برق را خیلی زود شارژ و تخلیه کنند. این دستگاه‌ها به ما کمک می‌کنند تا برق تولید شده از منابع مختلف را ذخیره کنیم و وقتی به آن نیاز داریم، استفاده کنیم.
تولید ابرخازن‌ها، به مواد خاصی نیاز دارد که اغلب از نفت و گاز به دست می‌آیند. این یعنی تولید ابرخازن‌ها هم به محیط زیست آسیب می‌زند و هم به منابع طبیعی ما فشار می‌آورد. برای حل این مشکل، باید به دنبال راه‌هایی باشیم تا ابرخازن‌ها را با استفاده از مواد طبیعی و تجدیدپذیر تولید کنیم.
گروه تحقیقاتی موفق شده که از کربن متخلخل مشتق شده از لیگنین به‌عنوان الکترود در ابرخازن‌ها استفاده کند. این ماده پایدار و زیست‌تخریب‌پذیر، برای ذخیره‌سازی انرژی حاصل از گرمای هدررفته که با استفاده از غشای لیگنین جمع‌آوری می‌شود، ایده‌آل است. این دستاورد گامی بزرگ در جهت توسعه فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی پایدار محسوب می‌شود.
این فرآیند به غشای لیگنین امکان می‌دهد که گرمای هدررفته را به انرژی الکتریکی تبدیل کند، در حالی که ساختار متخلخل کربنی حرکت و ذخیره سریع یون‌ها را تسهیل می‌کند. با ارائه یک جایگزین سبز که از مواد شیمیایی مضر و سوخت‌های فسیلی اجتناب می‌کند، این روش یک راه‌حل پایدار برای ذخیره انرژی از گرمای هدررفته فراهم می‌آورد.
این فناوری نوآورانه، با تبدیل مستقیم گرمای هدررفته به انرژی الکتریکی، نقش یک مبدل انرژی کارآمد را ایفا می‌کند. در این فرایند، ساختار متخلخل کربنی به عنوان الکترود، امکان حرکت سریع یون‌ها و در نتیجه ذخیره‌سازی مؤثر انرژی را فراهم می‌آورد. این سیستم مبتکرانه، با استفاده از مواد طبیعی و پرهیز از مواد شیمیایی مضر و سوخت‌های فسیلی، یک گام بزرگ رو به جلو در جهت توسعه فناوری‌های پاک و پایدار محسوب می‌شود.
این فناوری جدید می‌تواند انرژی مورد نیاز بسیاری از وسایل برقی مثل گوشی موبایل، ساعت هوشمند و حتی ماشین‌های برقی را تأمین کند. با این فناوری، می‌توانیم از انرژی‌های تجدیدپذیر بهتر استفاده و به محیط زیست کمک کنیم.
source