ԱՄՆ-ում ավելի քան 6 միլիոն տների տանիքներին տեղադրված են արևային վահանակներ։ Իսկ եթե դուք կարողանայիք էներգիա արտադրել հենց ձեր տա՞նը։ Բինգհեմթոնի համալսարանի հետազոտողները մշակել են պաստառների նոր տեսակ, որը ներսի տարածքի խոնավությունը վերածում է էլեկտրական հոսանքի փոքր քանակի։ Հետազոտությունը ղեկավարել է Ճարտարագիտության և կիրառական գիտությունների քոլեջի դասախոս, պրոֆեսոր Սոհին «Շոն» Չոյը: Հետազոտությոան արդյունքները հրապարակվել են Advanced Energy Materials ամսագրում:

Պաստառներում օգտագործվում են խոնավությունից էլեկտրականություն արտադրող մանր գեներատորներ, որոնք օդից կլանում են ջրի մոլեկուլներ։ Կլանված խոնավությունը նպաստում է նյութի ներսում իոնների դիսոցիացիային և տեղաշարժին՝ ստեղծելով իոնների խտության գրադիենտ։ Լիցքերի այսպիսի բաժանումը սարքի երկու կողմերի միջև լարում է ստեղծում, ինչը հնարավորություն է տալիս էլեկտրական էներգիա գեներացնելու։

Միկրոէլեկտրագեներատորները (ՄԷԳ) կարիք չունեն մրցելու բարձր էներգատարությամբ սնուցման աղբյուրների հետ։ Փոխարենը դրանք կարող են ծառայել որպես էներգիայի աղբյուր փոքր հզորություն պահանջող էլեկտրոնիկայի համար, ինչպիսիք են շրջակա միջավայրի սենսորները, անլար կապի մոդուլները, «խելացի» շենքերի ինտերֆեյսները և այլ սարքեր։

«Միկրոէլեկտրագեներատորների վրա հիմնված բոլոր նախորդ սարքերը աշխատում էին շրջակա միջավայրի խոնավության հաշվին,- ասել է Չոյը։- Խնդիրն այն էր, որ դրանք շատ քիչ էներգիա էին արտադրում, իսկ բացօթյա պայմաններն անկայուն են պայծառ արևի լույսի և եղանակի պատճառով։ Ներքին տարածքների առավելությունն այն է, որ այնտեղ պահպանվում է 30%-ից 60% կայուն խոնավություն, իսկ բնակիչների այնպիսի գործողությունները, ինչպիսիք են շնչելը, սնունդ պատրաստելը և լողանալը, հանգեցնում են լրացուցիչ խոնավության առաջացման»,- հաղորդում է «Գիտական Ռուսաստան»-ը։

Ներսում տեղադրելու համար հարմար ոչ մի կոնստրուկցիա չէր համատեղում անհրաժեշտ տեխնոլոգիաներն ու այն գեղագիտությունը, որը սպասում է տան սեփականատերը, ուստի Բինգհեմթոնի թիմը հաղթահարել է մի շարք դժվարություններ՝ իր գաղափարը կյանքի կոչելու համար։

Ամենատարածված ՄԷԳ-երում օգտագործվում են ուղղահայաց կամ հորիզոնական կառուցվածքներ՝ հիգրոսկոպիկ կամ իոնացվող նյութերի ասիմետրիկ բաշխմամբ։ Մի հատվածը հիմնականում կլանում է խոնավությունը, մինչդեռ մյուսը նպաստում է դեզորբցիային՝ ապակլանմանը կամ գոլորշիացմանը՝ ստեղծելով խոնավության և իոնների խտության կայուն գրադիենտ, որը հանգեցնում է լիցքերի բաժանմանը։

Սակայն այս ճարտարապետությունը մինչև պատի չափեր մասշտաբավորելը կարող է հանգեցնել տարածության անարդյունավետ օգտագործման և մեծ մակերեսների վրա խոնավության ուղղորդված տեղափոխումն ապահովելու դժվարությունների։

Այս սահմանափակումները վերացնելու համար հետազոտողները դիմել են Չոյի նորարարական աշխատանքին փեյփերտրոնիկայի ոլորտում և մշակել են ՄԷԳ-ի նոր ճարտարապետություն, որը հիշեցնում է տպագիր սխեմայով տախտակի վրա միկրոչիպ։ Եզրերին գլիցերինը օդից որսում է խոնավությունը, իսկ կենտրոնում գտնվող պոլիվինիլպիրոլիդոնից ռելիեֆային կառուցվածքը, որը պատված է մոմային շերտով, վերահսկում է խոնավության արտազատումն ու գոլորշիացումը։ Այսպիսի տարածական կառուցվածքը խոնավությունն ուղղորդում է կլանման գոտուց դեպի գոլորշիացման գոտի՝ պահպանելով ավելի վերահսկելի գրադիենտ էներգիայի անընդհատ արտադրության համար։

Քանի որ տան սեփականատերերը չէին ցանկանում տեսնել լարերի մի ամբողջ կույտ, նախագծի երկրորդ կարևոր առանձնահատկությունն այն էր, որ ՄԷԳ-ի բոլոր լարերը դուրս բերվեն պաստառների հակառակ կողմը։ Հետազոտողները գեներատորները միացրել են հաջորդական և զուգահեռ՝ հասկանալու համար, թե որ սխեման է տալիս ամենաբարձր հզորությունը, սակայն երկու մեթոդն էլ տվել է նմանատիպ արդյունքներ։

Այս պահին Չոյը ՄԷԳ զանգվածները դիտարկում է որպես փոքր սարքերի, օրինակ՝ շրջակա միջավայրի սենսորների կամ անլար ստեղնաշարերի, սնուցման միջոց, ինչպես նաև ներսի տարածքի խոնավության կարգավորման եղանակ։ «Մենք շատ էներգիա ենք ներդնում ջեռուցման, օդափոխության և օդի պայմանավորման համակարգերում՝ օդից խոնավությունը հեռացնելու համար, սակայն եթե կիրառենք այս գաղափարը, ապա կկարողանանք նվազեցնել կամ վերահսկել խոնավության մակարդակը, ինչպես նաև էլեկտրականություն արտադրել»,- եզրափակել է գիտնականը։