تمكن فريق دولي من الباحثين من إيطاليا وإسبانيا وألمانيا من تطوير تقنية جديدة لتوليد الكهرباء باستخدام الماء والسيليكون فقط، دون الحاجة إلى بطاريات أو مصادر طاقة تقليدية.

نشرت نتائج هذا البحث المبتكر في مجلة Nano Energy، وأوضحت أن الطريقة الجديدة تعتمد على مبدأ يسمى الاحتكاك الكهربي النانوي للتدفق والانضغاط (Triboelectric Nanogenerator).

كيف تعمل التقنية الجديدة؟

يعتمد الجهاز على مادة سيليكونية مسامية يتم دفع الماء داخلها تحت ضغط عالٍ، وعند ملامسة الماء لسطح السيليكون، تتولد شحنات كهربائية نتيجة التفاعل بين المادتين.

وعندما يخرج الماء مرة أخرى من المسامات، تتحرك هذه الشحنات لتولّد تيارا كهربائيا مستمرا، وبفضل البنية المسامية الدقيقة للسيليكون، تتضاعف مساحة التلامس بين الماء والمادة، مما يزيد من كفاءة توليد الكهرباء.

نتائج مذهلة في التجارب المخبرية

في الاختبارات الأولية، تمكن الباحثون من إنتاج طاقة قدرها 20 ميلي واط لكل متر مربع باستخدام طبقة سيليكونية بسمك 33 ميكرومترا فقط، والأهم من ذلك أن الجهاز استمر في توليد الكهرباء لبضع دقائق متواصلة – وهي مدة أطول بكثير من الأجهزة السابقة التي تعتمد على مبدأ الاحتكاك الكهربي.

كما أدى إضافة بوليمر خاص يُعرف باسم بولي إيثيلين إيمين (PEI) إلى تحسين كفاءة تحويل الطاقة لتصل إلى 9%، وهي نسبة قياسية في هذا المجال.

تطبيقات مستقبلية واعدة

يرى العلماء أن هذه التقنية يمكن أن تحدث ثورة في مجال الطاقة المستدامة، إذ يمكن استخدامها في الأماكن التي تتوافر فيها الرطوبة، الاهتزازات، أو تغيرات الضغط، مثل المنشآت الصناعية أو البيئات البحرية.

كما يمكن دمج هذه التقنية في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة وأجهزة الاستشعار لتوفير مصدر طاقة ذاتي ومستمر، ما يقلل الحاجة إلى البطاريات ويعزز من الاعتماد على الطاقة النظيفة.

خلاصة الاكتشاف

يمثل هذا الابتكار خطوة كبيرة نحو استغلال الظواهر الفيزيائية الطبيعية لتوليد الطاقة بطرق صديقة للبيئة. إن الجمع بين الماء والسيليكون، وهما مادتان متوفرتان بكثرة، يفتح آفاقا جديدة لتطوير أجهزة طاقة نانوية فعالة واقتصادية.