पानी की एक बूंद के साथ 100 एलईडी जलाएं


एक टीम सिटी यूनिवर्सिटी ऑफ हांगकांग (सिटीयू) के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में एक ड्रॉपलेट-आधारित बिजली जनरेटर (डीईजी) विकसित किया है, जिसमें एक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एफईटी) जैसी संरचना है जो उच्च ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता और तात्कालिक बिजली घनत्व की अनुमति देता है। एफईटी जैसी संरचना के बिना अपने समकक्षों की तुलना में हजारों गुना वृद्धि हुई है। सिटीयू की विज्ञप्ति में कहा गया है कि इससे जल ऊर्जा उत्पादन के वैज्ञानिक अनुसंधान को आगे बढ़ाने और ऊर्जा संकट से निपटने में मदद मिलेगी। सिटीयू, यूनिवर्सिटी ऑफ नेब्रास्का-लिंकन और बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोएनेर्जी एंड नैनोसिस्टम्स के वैज्ञानिकों द्वारा किए गए इस सहयोगी शोध के परिणाम “नेचर” के हालिया अंक में प्रकाशित हुए थे।

जबकि जलविद्युत नई नहीं है, लहरों, ज्वारों और यहां तक ​​​​कि बारिश की बूंदों में निहित कम आवृत्ति गतिज ऊर्जा को वर्तमान तकनीक में सीमाओं के कारण विद्युत ऊर्जा में कुशलता से परिवर्तित नहीं किया जाता है। उदाहरण के लिए, ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित एक पारंपरिक डीईजी संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन द्वारा प्रेरित बिजली उत्पन्न कर सकता है जब पानी की बूंद सतह से टकराती है। हालांकि, सतह पर उत्पन्न चार्ज की मात्रा इंटरफेसियल प्रभाव द्वारा सीमित है, और इसके परिणामस्वरूप, ऊर्जा रूपांतरण दक्षता काफी कम है। रूपांतरण दक्षता में सुधार के लिए, अनुसंधान दल ने नया डीईजी विकसित करने में दो साल बिताए। इसका तात्कालिक शक्ति घनत्व FET जैसे डिज़ाइन के उपयोग के बिना अन्य समान उपकरणों की तुलना में एक हजार गुना अधिक 50.1 W/m2 तक पहुंच सकता है। और ऊर्जा रूपांतरण दक्षता काफी अधिक है।

सिटीयू के वांग ज़ुंकाई ने बताया कि आविष्कार के लिए दो महत्वपूर्ण कारक थे। सबसे पहले, टीम ने पाया कि पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (पीटीएफई) की सतह पर लगातार गिरने वाली बूंदें, अर्ध-स्थायी इलेक्ट्रिक चार्ज वाली इलेक्ट्रेट सामग्री, उच्च घनत्व सतह शुल्क के संचय और भंडारण के लिए एक नया मार्ग प्रदान करती है। उन्होंने पाया कि उत्पन्न सतह शुल्क जमा हो जाएगा और धीरे-धीरे संतृप्ति तक पहुंच जाएगा। इस नई खोज ने पिछले काम में आई कम चार्ज घनत्व की बाधा को दूर करने में मदद की। उनके डिजाइन की एक अन्य प्रमुख विशेषता आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के बुनियादी निर्माण खंड, एफईटी के समान संरचनाओं का एक अनूठा सेट है। डिवाइस में एक एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोड और एक इंडियम टिन ऑक्साइड (ITO) इलेक्ट्रोड होता है, जिस पर PTFE की एक फिल्म जमा होती है। PTFE/ITO इलेक्ट्रोड चार्ज जनरेशन, स्टोरेज और इंडक्शन के लिए जिम्मेदार है। जब एक गिरती पानी की बूंद पीटीएफई/आईटीओ सतह पर हिट और फैलती है, तो यह एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोड और पीटीएफई/आईटीओ इलेक्ट्रोड को “पुल” करती है, मूल प्रणाली को बंद-लूप इलेक्ट्रिक सर्किट में अनुवादित करती है।

इस विशेष डिजाइन के साथ, निरंतर छोटी बूंदों के माध्यम से पीटीएफई पर सतह के आवेशों का एक उच्च घनत्व जमा किया जा सकता है। इस बीच, जब फैला हुआ पानी दो इलेक्ट्रोड को जोड़ता है, तो PTFE पर सभी संग्रहीत शुल्क विद्युत प्रवाह के उत्पादन के लिए पूरी तरह से जारी किए जा सकते हैं। नतीजतन, तात्कालिक बिजली घनत्व और ऊर्जा रूपांतरण दक्षता दोनों बहुत अधिक हैं। “हमारे शोध से पता चलता है कि 15 सेमी की ऊंचाई से छोड़े गए 100 माइक्रोलीटर पानी की एक बूंद 140 वी से अधिक का वोल्टेज उत्पन्न कर सकती है। और उत्पन्न बिजली 100 छोटे एलईडी लाइट बल्बों को जला सकती है,” वांग ने कहा।

Leave a Comment