أعلن فريق من الباحثين بجامعة بينغهامتون عن تطوير جهاز مبتكر قادر على توليد الكهرباء بشكل مستمر وبكفاءة عالية من خلال التقاط الرطوبة الموجودة في الهواء. هذا الجهاز الورقي الرقيق والمرن يفتح آفاقًا جديدة لتطبيقات متنوعة، بدءًا من أجهزة الاستشعار الصحية وصولًا إلى أنظمة توصيل الأدوية.
توليد الكهرباء من الرطوبة الموجودة في الهواء
في العقد الماضي، ازدهرت التقنيات القابلة للارتداء، خاصة تلك المصممة لمجال الرعاية الصحية، حيث انتشرت بشكل كبير. ورغم ذلك، يواصل الباحثون العمل على تطوير أساليب أكثر كفاءة لتشغيل هذه التقنيات. على الرغم من أن البطاريات التقليدية هي الخيار الأكثر استخداماً حالياً، إلا أنها غالبًا ما تفتقر إلى المرونة وتعاني من قصر عمر البطارية مع الاستخدام المستمر. ولذلك، تعتبر تقنيات نقل الطاقة اللاسلكية بديلًا واعدًا، ولكن تعاني من قيود في المدى والقابلية للتنقل.
وكحل لذلك، طور بروفيسور جامعة بينغهامتون سيوكهون “شون” تشوي، والأستاذ المساعد أنور الهاداد، وطالب الدكتوراه يانغ “ليكسى” غاو طريقة جديدة لسحب الرطوبة من الهواء وتحويل هذا الماء إلى كهرباء.
يستخدم الجهاز آلية مبتكرة تعتمد على الجراثيم البكتيرية كمجموعة وظيفية تعمل على تحليل جزيئات الماء إلى أيونات موجبة وسالبة. تمتص شعيرات الورق الجراثيم ما يخلق تدرجاً مع المزيد من الأيونات الموجبة في الأعلى مقارنة بالأسفل مما يؤدي إلى إنشاء شحنة كهربائية.
يُذكر أن إضافة طبقة ورقية من ورق الجانوس الكارهة للماء من جانب والمحبة للماء من الجانب الآخر يحسن من امتصاص الرطوبة. إذ تجذب هذه الطبقة جزيئات الماء وتحتفظ بها داخل الجهاز حتى تتم معالجتها.
ومن المتوقع أن تتضمن التحسينات القادمة المحتملة زيادة إنتاج الطاقة، وتطوير طريقة فعالة لتخزين الطاقة، ودمجها مع تقنيات أخرى للحصول على الطاقة. ووفقاً لأحد الباحثين فإنه قد يتم استخدام تقنيات الأوريجامي “فن طي الورق” لتحسين كثافة الطاقة.
وقد اختار الباحثون الورقيات الإلكترونية وقرروا صنع أجهزة بالكامل من الورق بحيث تكون مرنة وقابلة للارتداء وقابلة للتطوير وقابلة للتخلص منها دون الإضرار بالبيئة.
وفي حين أن باحثين آخرين يطورون أجهزة قابلة للارتداء طويلة الأمد، فإن غريزة تشوي هي الذهاب في الاتجاه المعاكس من خلال التركيز على الأجهزة القابلة للتخلص منها والتي لن تعرقل مكبات النفايات بالنفايات الإلكترونية. إذ قال لا أريد ارتداء شيء طوال اليوم لمدة أربعة أشهر، أريد استخدامه لفترة قصيرة ثم التخلص منه – لذلك، فإن الورق هو الأفضل في هذه الحالة.”
