दैनिक जीवनमा हाम्रो वरिपरिको धेरै ऊर्जा बर्बाद हुन्छ: यो आन्दोलन, कम्पन, सतहहरु संग सम्पर्क र सामान्य घर्षण मार्फत फैलिएको छ। लामो समयको लागि, त्यस्ता हानिहरू अध्ययन सुरु गर्न धेरै सानो मानिन्थ्यो।
यद्यपि, हालैका वर्षहरूमा, भौतिकशास्त्री र इन्जिनियरहरूले यी प्रक्रियाहरूलाई बिजुलीको सम्भावित स्रोतको रूपमा विचार गर्न थालेका छन्। यी अध्ययनहरूको फोकस ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव हो। Rambler लेखमा थप पढ्नुहोस्।
ट्राइबो विद्युतीकरण के हो?
Triboelectrification एक घटना हो जसमा इलेक्ट्रोन वा आयनहरू छुँदा, रगड्दा वा अलग गर्दा दुई सामग्रीहरू बीच पुन: वितरण गरिन्छ। यो घटना सबैलाई परिचित छ: घर्षण पछि गिलासको सतहमा हल्का स्पर्शले स्थिर बिजुली निम्त्याउन सक्छ, गिलास नजिकको कपाल “चल्ने” हुन्छ, र कार छोड्दा लुगा शरीरमा टाँसिन्छ – यी सबै घर्षण प्रभावको अभिव्यक्ति हुन्।
भौतिकशास्त्रमा, यो प्रक्रियालाई सांख्यिकीय विद्युतको रूपमा पनि चिनिन्छ र यसले मेकानिकल अन्तरक्रिया पछि सामग्रीको सतहमा जम्मा हुन सक्ने अवशिष्ट चार्जलाई निहित गर्दछ। हालका वर्षहरूमा, इन्जिनियरहरूले सक्रिय रूपमा यस चार्जलाई कसरी उपयोगी ऊर्जामा रूपान्तरण गर्ने भनेर अनुसन्धान गरिरहेका छन्।
घर्षण प्रभाव कसरी ऊर्जा स्रोत बन्छ?
ट्राइबोइलेक्ट्रिक विद्युतीकरणको व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूको लागि मुख्य प्राविधिक उपकरण ट्राइबोइलेक्ट्रिक न्यानोजेनरेटर (TENG) हो। यी यन्त्रहरूले मेकानिकल ऊर्जालाई विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न भौतिक सम्पर्क र विभाजन प्रयोग गर्छन्।
सञ्चालन सिद्धान्त अवधारणामा सरल छ तर कार्यान्वयनमा जटिल छ: जब विभिन्न इलेक्ट्रोन क्याप्चर प्रवृत्ति भएका दुई सामग्रीहरू एकअर्कासँग सम्पर्कमा आउँछन् र त्यसपछि अलग हुन्छन्, तिनीहरूको सतहहरूमा सम्भावित भिन्नता देखिन्छ। यदि यी सामग्रीहरू इलेक्ट्रोडहरूद्वारा श्रृंखलामा जोडिएका छन् भने, यो सम्भावनालाई विद्युतीय प्रवाह उत्पन्न गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
सात आकस्मिक वैज्ञानिक आविष्कारहरूले संसारलाई एक पटक र सबैको लागि परिवर्तन गर्यो
TENGs ले पहिलो पटक 2012 मा व्यापक वैज्ञानिक ध्यान आकर्षित गर्यो, जब अनुसन्धानकर्ताहरूको एक समूहले वरपरका गतिविधिहरूबाट ऊर्जा सङ्कलन गर्न त्यस्ता यन्त्रहरूको क्षमता प्रदर्शन गरे। त्यसबेलादेखि, सामग्री र डिजाइन अप्टिमाइजेसनको लागि शक्ति घनत्व र ऊर्जा उत्पादनमा उल्लेखनीय वृद्धि भएको छ।
आधुनिक अनुसन्धान
1. पानी घर्षण देखि ऊर्जा “पुनर्जन्म” सम्म।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक टेक्नोलोजीको क्षेत्रमा नवीनतम उपलब्धिहरू मध्ये एक फेरारा विश्वविद्यालय (इटाली) का सिमोन मेलोनीको नेतृत्वमा वैज्ञानिकहरूको समूहको काम हो। तिनीहरूले विकास गरे जसलाई तिनीहरू एक घुसपैठ एक्सट्रुजन ट्राइबोइलेक्ट्रिक न्यानोजेनेरेटर भन्छन्, एउटा प्रणाली जसले छिद्रपूर्ण सिलिकनमा न्यानोमिटर आकारको छिद्रहरू भित्र र बाहिर पानीलाई निरन्तर धकेल्दै बिजुली उत्पन्न गर्दछ।
मुख्य नवाचार भनेको धेरै ठूला आन्तरिक सतहहरू भएका सामग्रीहरूको प्रयोग हो: छिद्रपूर्ण संरचनाको एक ग्राम फुटबल मैदान बराबरको आन्तरिक क्षेत्र हुन सक्छ। न्यानोमिटर स्केलमा पानीको प्रवेश र विस्थापनको क्रममा, सतहको सम्पर्क र विभाजनको हजारौं चक्रहरू हुन्छन् – यही कारणले गर्दा उपयुक्त सर्किटसँग चार्ज र वैकल्पिक प्रवाह हुन्छ।
अन्वेषकहरूले सतहलाई हाइड्रोफोबिक हुन परिमार्जन गरे, जसको अर्थ यसले पानीलाई पन्छाउँछ, सम्पर्क बिन्दुहरूको भरपर्दो परिवर्तनको लागि अनुमति दिन्छ। प्रोटोटाइपले लगभग 9% को ऊर्जा रूपान्तरण दक्षता हासिल गर्यो, जुन टेक्नोलोजीको प्रारम्भिक चरणहरूमा महत्त्वपूर्ण परिणाम हो, जोड दिइएको छ। लोकप्रिय मेकानिक्स।
युरोपियन युनियन द्वारा वित्त पोषित इलेक्ट्रोफ्यूजन फ्युजन परियोजनामा यो दृष्टिकोणको खोजी भइरहेको छ। एउटा आशाजनक अनुप्रयोग विद्युतीय सवारीका लागि पुन: उत्पन्न हुने झटका अवशोषकहरू हो, जसले सामान्यतया ड्राइभिङको क्रममा घर्षणमा हराउने ऊर्जाको 5 देखि 10 प्रतिशत पुन: प्राप्त गर्न सक्छ।
2. उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्स देखि ठूला प्रणालीहरु सम्म
यद्यपि TENG र यस्तै प्रविधिहरू हाल प्रयोगशालाहरूमा विकसित भइरहेका छन्, ट्राइबोइलेक्ट्रिक विद्युतीकरण प्रयोग गर्ने सम्भावना प्रचुर छ। दैनिक चालहरूबाट ऊर्जा सङ्कलन गर्न सक्ने यन्त्रहरू – मानव पाइलाहरू, मेसिन कम्पनहरू, सतह कम्पनहरू – तिनीहरूले बाह्य शक्ति स्रोतको आवश्यकता बिना कम-शक्ति इलेक्ट्रोनिक्स, सेन्सरहरू र पहिरन योग्यहरूको सञ्चालनलाई समर्थन गर्न सक्छन् भनेर देखाएको छ।
तसर्थ, केही प्रोटोटाइपहरूमा, ट्राइबोइलेक्ट्रिक न्यानोजेनेरेटरहरू जुत्ता वा कपडामा सिलाइन्छ, र हिड्ने वा हात चलाउने मेकानिकल प्रभावले सानो ब्याट्री वा पावर वायरलेस सेन्सरहरू चार्ज गर्न बिजुली उत्पन्न गर्दछ।
अनुसन्धानका अन्य क्षेत्रहरूमा मेसिन कम्पनहरू, प्राकृतिक पानीको आन्दोलन, र अन्य मेकानिकल प्रवाहहरूबाट ऊर्जा संकलन गर्ने समावेश छ जहाँ ऊर्जा पहिले बर्बाद भएको थियो। यसको सरल डिजाइन र तुलनात्मक रूपमा कम सामग्री लागतको कारण, TENGs ले अवस्थित ऊर्जा स्रोतहरूलाई पूरक बनाउन सक्छ, विशेष गरी जब परम्परागत ग्रिडमा जडान गर्न सम्भव छैन वा आर्थिक रूपमा व्यवहार्य छ।
वैज्ञानिक सीमाहरू
प्रतिवद्धताको बाबजुद पनि आधारभूत प्रश्नहरू खुला छन्। अहिले सम्म, वैज्ञानिकहरूले ठ्याक्कै थाहा पाएका छैनन् किन र कसरी चार्ज ट्रान्सफर हुन्छ जब सामग्रीहरू माइक्रोस्कोपिक स्तरमा सम्पर्कमा आउँछन् – यो सतह भौतिकी अनुसन्धानकर्ताहरू बीच बहसको विषय बनेको छ। प्रकृतिले विद्युतीकरण प्रभावलाई प्रयोगात्मक रूपमा वर्णन गर्दछ, तर विभिन्न सामग्रीहरूमा इलेक्ट्रोन र आयन स्थानान्तरणको संयन्त्र अझै पनि अनुसन्धान भइरहेको छ।
थप रूपमा, ट्राइबोइलेक्ट्रिक कम्पोनेन्टहरूको प्रदर्शनले उनीहरूलाई उच्च शक्तिमा परम्परागत उर्जा स्रोतहरूसँग प्रतिस्पर्धा गर्न अनुमति दिँदैन। यी प्रणालीहरूले पारम्परिक जनरेटर र ब्याट्रीहरू प्रतिस्थापन गर्नुको सट्टा ऊर्जा इकोसिस्टमलाई पूरक बनाउँछन्। स्थायित्व, स्थिरता, र बारम्बार चक्र अन्तर्गत सामग्रीको दीर्घकालीन कार्यसम्पादनका मुद्दाहरूलाई थप अनुसन्धान आवश्यक छ।
हामीसँग असीमित ऊर्जा कहिले हुनेछ भनेर हामीले पहिले नै लेखेका छौं।
