الگوبرداری از گیاه کاکتوس برای تولید انرژی پاک

به گزارش کلیک، در دنیای مهندسی شما همیشه می‌توانید در گام اول برای حل مشکلات خود از طبیعت کمک بگیرید و به آن اعتماد کنید. چرا که در بسیاری از مواقع طبیعت راه حل‌های بهتری نسبت به سایر روش‌ها ارائه می‌دهد.

فناوری که به تازگی در زمینه پیل سوختی (وسیله ای که کارمایه حرارتی را به کارمایه برقی تبدیل می کند) توسعه یافته است برای حل مشکل خود از گیاه کاکتوس کمک می‌گیرد و در واقع این فناوری تلاش دارد تا انرژی پاکی تولید کند تا علاوه بر این‌که بتوان بوسیله آن برق تولید کرد، گازهای گل خانه‌ای را که منجر به گرم شدن کره زمین می‌شوند، از بین ببرد.

این فناوری که از یک ممبران پلاستیکی نازک تشکیل شده است می‌تواند در جهت افزایش کارایی پیل سوختی بسیار موثر باشد تا بتوان از این پیل سوختی به شکل مفیدتری در همه زمینه‌ها استفاده کرد. از ماشین‌های الکترونیکی گرفته تا فرایند نمک زدایی از گیاهان.

نتیجه همکاری بین CSIRO و دانشگاه Hanyang کره جنوبی، مقاله‌ای بود که در روز پنج‌شنبه در مجله Nature منتشر شد.

Aaron Thornton پژوهشگر CSIRO در مصاحبه با سایت Mashable Australia گفت: این ممبران جدید کمک می‌کند تا پیل‌های سوختی خنک بمانند که این مسئله منجر به حل یک مشکل بسیار مهم در زمینه توسعه فناوری سبز می‌شود.

مشکلی که این ممبران تلاش دارد تا آن را برطرف کند مربوط به نوع خاصی از پیل سوختی است که به عنوان ممبران تبادل پروتون پیل‌های سوختی شناخته می‌شود. چنین پیل‌های سوختی با ترکیب گازهایی مانند هیدروژن و اکسیژن انرژی تولید می‌کنند.

ممبران‌هایی که در حال حاضر موجود هستند، توانایی گرم کردن و خشک کردن را دارند. به این معنا که پیل سوختی کارایی خود را از دست می‌دهد. راه حل متداولی که برای این قضیه وجود دارد شامل یک مرطوب‌کننده نزدیک به پیل سوختی است که کمک می‌کند تا ممبران مرطوب بماند. اما این کار منجبر به افزایش وزن و پیچیدگی پیل سوختی می‌شود.

ممبران پلاستیکی جدید می‌تواند این مشکل را برطرف کند به طوری که آب را در خود ذخیره می‌کند و همانند یک گیاه کاکتوس عمل می‌کند.

گیاه کاکتوس بر روی سطح خود حفره‌هایی دارد که stomata نمایده می‌شوند. کار این حفرها این است که در هوای خنک شب باز می‌شوند و آب یا همان رطوبت موجود در هوا را جذب خود می‌کنند و در طول رزو که هوا گرم است این حفره‌ها بسته باقی می‌مانند.

ممبرانی که به تازگی طراحی شده است با استفاده از پوسته‌های پلیمری یا پلاستیکی بسیار شبیه کاکتوس عمل می‌کند. پوسته داخلی، که آب را به درون خود می‌کشد و ذخیره می‌کند، به وسیله یک لایه که آب را پس می‌زند پوشانده شده است ولی این لایه در عین حال دارای حفره‌های نانوی بسیار ریز است.

Thornton در این باره می‌گوید: زمانی که رطوبت وجود داشته باشد حفره‌های تعبیه شده بر روی این پوسته باز می‌شوند. این پوسته به طور خودکار رطوبت را تشخص می‌دهد. سپس زمانی که میزان رطوبت محیط کاهش پیدا کرد حفرها بسته می‌شوند تا آب در ممبران حفظ شود.

هم‌چنین او ادعا می‌کند که این ویژگی باعث می‌شود تا کارایی پیل‌های سوختی تا چهار برابر افزایش پیدا کند. وجود چنین ساختاری کمک می‌کند تا این پیل‌ها میزان جریان برق بیشتری با مصرف هیدروژن کمتری تولید کنند. علاوه بر این با کنار گذاشتن قطعات اضافی مانند تولیدکننده رطوبت هزینه استفاده از وسایل الکتریکی نیز کاهش خواهد یافت.

اگرچه این فناوری تاکنون فقط در آزمایشگاه بررسی شده است اما Thornton می‌گوید این ممبران می‌تواند در ابعاد بسیار وسیعی مورد استفاده قرار گیرد.

به عنوان مثال می‌توان از آن برای تولید جریان برق از دریا استفاده کرد. او در این باره می‌گوید: از آن‌جایی که یون‌ها در دریا وجود دارند اگر شما بتوانید یون‌ها را از آب جدا کنید و سپس آن‌ها را به سوی چیزی شبیه به پیل سوختی هدایت کنید، در نهایت شما قادر به تولید جریان برق خواهید بود. البته تحقیق و بررسی در مورد این پژوهش به تازگی آغاز شده و ما هنوز در ابتدای راه هستیم.

Kondo-Francois Aguey-Zinsou سرپرست بخش تحقیقاتی آزمایشگاه انرژی مواد در Nanoscale در دانشگاه New South Wales کسی است که در این تحقیقات حضور ندارد، به Mashable Australia گفته است: مطالعات صورت گرفته در این زمینه بسیار ارزشمند است.

او هم‌چنین اظهار کرد: یکی از مشکلات در زمینه پیل‌های سوختی مدیریت آب است. این تحقیقات می‌تواند به صورت القوه منجر به بهتر شدن فناوری پیل سوختی شود.

با این وجود، او می‌گوید: بزرگترین مانع برای گسترش استفاده از این نوع پیل سوختی در فناوری پاک، هزینه آن است. نظر Aguey-Zinsouk نیز در این زمینه این است که یکی از بزرگ‌ترین مشکلات در زمینه این پیل‌ها هزینه پلاتین است. ممبران‌ها یکی از مشکلات هستند اما بیشترین هزینه پیل سوختی مربوط به کاتالیست پلاتین است که به واکنش هیدروژن و اکسیژن کمک می‌کند.

مطمئنا اگر با چنین مشکلی مواجه نمی‌شدیم، این فناوری کارایی چندانی نداشت. با تمام این مسائل گفته شده آیا ممکن است رازهای بیشتری در کاکتوس نهفته باشد که به ما در زمینه کاهش هزینه‌ها کمک کند؟

منبع: mashable