کانال‌های نانوسیالیت ابزار مناسبی برای تولید انرژی الکتریکی از منابع غیر معمول؛ از قبیل تکان‌های ناگهانی ماشین هنگام افزایش یا کاهش سرعت، یا حتی چین خوردن و صاف شدن کفش‌ها هنگام راه رفتن است. محققان دانشگاه براون افزاره‌ای طراحی کرده‌اند که برای تولید الکتریسیته از یک اختلاف فشار بهره می‌برد. این افزاره شامل دو مخزن سیال است که با یک غشای نانومتخلخل نازک از همدیگر جدا شده‌اند.
کانال‌های نانوسیالیت و تولید جریان الکتریسیته
کانال‌های نانوسیالیت ابزار مناسبی برای تولید انرژی الکتریکی از منابع غیر معمول؛
از قبیل تکان‌های ناگهانی ماشین هنگام افزایش یا کاهش سرعت، یا حتی چین خوردن و
صاف شدن کفش‌ها هنگام راه رفتن است. محققان دانشگاه براون افزاره‌ای طراحی کرده‌اند
که برای تولید الکتریسیته از یک اختلاف فشار بهره می‌برد. این افزاره شامل دو مخزن
سیال است که با یک غشای نانومتخلخل نازک از همدیگر جدا شده‌اند.
هنگامی که اختلاف فشار بین این مخازن باعث حرکت آب در سرتاسر این غشا می‌شود، بار
الکتریکی نیز با آن حمل می‌شود. این اثر ـ که معروف به جاری شدن جریان الکتریکی
است ـ بدین دلیل است که جریان سیال یون‌های باردار مقابل را ـ که نزدیک سطوح داخلی
باردار جمع شده‌اند ـ انتقال می‌دهد. الکترودهایی که در هر کدام از این مخازن هستند،
به‌آسانی می‌توانند این الکتریسیته را جمع‌آوری کنند. دِرِک استین، یکی از این
محققان، گفت:«ما باور داریم که در صورت استفاده از نانولوله‌های کربنی به‌عنوان خلل
و فرج در این غشای نانومتخلخل، لغزندگی هیدرودینامیکی بیشتر خواهد شد و در نتیجه
بازده و جریان الکتریکی خروجی نیز افزایش خواهد یافت.»
سیالی که در امتداد سطح یک کانال می‌لغزد، اتلاف انرژی و اصطکاک را کاهش می‌دهد.
این امر شاید اجازه بدهد که بازده این فرایند تبدیل انرژی، متناسب با میزان لغزندگی،
به بیش از ۵۰ تا ۹۰ درصد یا حتی ۹۵ درصد، برسد. برای رسیدن به لغزندگی مناسب، سطوح
داخلی این افزاره نانوسیالیت باید بی‌نهایت نرم و آب‌گریز باشد. تعداد کمی مواد
وجود دارد که می‌توانند جوابگوی این نیازها باشند. به عقیده این محققان، سطح داخلی
یک نانولوله کربنی شاید بهترین انتخاب برای این کار باشد.
این محققان برای این افزاره چگالی‌های توان ۷۲/۰ و ۱/۲Wm-2را گزارش کرده‌اند.
استین در این‌باره گفت:«این چگالی‌های توان، چگال‌هایی هستند که ما برای دو فیلتر
نانولوله‌ای ویژه ـ که اخیراً گزارش شده‌اند ـ تخمین زده‌ایم(با فرض اینکه فشار یک
اتمسفر اعمال شود). این مقادیر احتمالاً برای بعضی از کاربردهای الکتریکی کم‌توان؛
مانند یک اجرا‌کننده فایل‌های صوتی(MP3 Player) مناسب باشند.»
اگرچه این فیلترها تراکم‌‌های نسبتاً کمی از نانولوله‌هایی ـ که به‌عنوان خلل و فرج
بودند ـ داشتند؛ با توجه به اینکه توان خروجی متناسب با تعداد این نانولوله‌هاست،
باید تلاش شود که تعداد آنها در یک افزاره عملی به حداکثر برسد. اگر تراکم این
نانولوله‌ها افزایش یابد تا به چند درصد مساحت این غشاء برسد(که غیر معقول به نظر
نمی‌رسد)، چگالی توان خروجی می‌تواند به بیش از چندین کیلووات بر مترمربع برسد، که
این میزان تقریباً با چگالی توان خروجی یک سد هیدروالکتریکی قابل مقایسه است.
اما برای این افزاره می‌توان کاربردهایی که در مقیاس کوچک‌تر هستند را تصور کرد. یک
غشای نانومتخلخل می‌تواند برای جمع‌آوری انرژی، تقریباً از هر مکانی ـ که در آنجا
کار مکانیکی مفید به طریق دیگری هدر می‌رود؛ مثلاً در تکان‌های یک ماشین یا حتی تخت‌های
کفش‌ها ـ پیکربندی شود.
استین گفت:«در ادامه کار، اولویت‌مان تست تأثیر لغزندگی هیدرودینامیکی بر جریان
جاری‌شده، است. قبل از اینکه بتوانیم کاربردهای این افزاره را پیگری کنیم، باید
اساس علمی آن فهمیده شود.» برای این کار، این محققان به دنبال همکاری با یک متخصص
لغزندگی در سیال و یک متخصص رشد نانولوله‌های کربنی هستند.
نتایج این تحقیق در مجله Nanotechnology منتشر شده‌است.
