מכשיר מהפכני עשוי נייר מייצר חשמל מהלחות שבאוויר

This post is also available in: English (אנגלית)

ככל שאלקטרוניקה לבישה ממשיכה לצבור פופולריות, הפעלת מכשירים אלה הפכה לאתגר מרכזי. סוללות מסורתיות הן לרוב לא מספיק טובות, עם גמישות מוגבלת ותוחלת חיים קצרה כאשר נעשה בהן שימוש רציף. כעת, חוקרים בוחנים מקורות אנרגיה חלופיים, וצוות מאוניברסיטת בינגהמטון פיתח פתרון חדשני – קצירת חשמל מהלחות שבאוויר.

פריצת הדרך, המפורטת במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת Small, מציגה מכשיר מבוסס נייר המסוגל לייצר כוח מתמשך ויעילות גבוהה על ידי לכידת לחות. הצוות, בראשות פרופ' סוקהון "שון" צ'וי, עוזר פרופסור אנואר אלחדאד והדוקטורנטית יאנג "לקסי" גאו, מצליח למנף את הלחות שנוכחת באופן טבעי באוויר כדי לייצר חשמל.

המכשיר פועל באמצעות מנגנון פשוט אך יעיל. הוא משתמש בנבגים חיידקיים כקבוצה פונקציונלית, אשר מפרקים מולקולות מים ליונים חיוביים ושליליים. הנימים בנייר סופגים את הנבגים האלה, ויוצרים סיטואציה בה יש יותר יונים חיוביים בחלק העליון מאשר בתחתית. הבדל זה יוצר מטען חשמלי. על ידי הוספת שכבת נייר Janus מיוחדת, שהיא הידרופילית בצד אחד והידרופובית בצד השני, המכשיר מסוגל לספוג ולשמור על לחות בצורה יעילה יותר, מה שמבטיח תפוקת כוח יציבה.

צ'וי, שבילה יותר מ-15 שנה במחקר בטריות ביולוגיות, מאמין שהטכניקה הזו יכולה לחולל מהפכה באלקטרוניקה בעלת צריכת חשמל נמוכה, כמו חיישנים, מערכות אספקת תרופות, או אפילו מכשירים לגירוי חשמלי, על פי Interesting Engineering. המערכת היא גם חלק מעבודתו המתמשכת של צ'וי בתחום הפייפר-טרוניקס – תחום המוקדש ליצירת אלקטרוניקה גמישה, סקלבילית וידידותית לסביבה העשויה כולה מנייר.

המכשיר אמנם עדיין בשלב הפיתוח, אך שיפורים עתידיים יכולים לכלול הגברה של תפוקת החשמל, שילוב פתרונות אחסון אנרגיה, וצמצום גודל המערכת לגודל של מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות (MEMS). בסופו של דבר, צ'וי חוזה מערכת שיכולה לשמש ליישומים לטווח קצר ושיהיה ניתן להיפטר ממנה מבלי לתרום לפסולת אלקטרונית – בניגוד מוחלט למכשירים לבישים לטווח ארוך שנמצאים בפיתוח.

בעוד שחוקרים אחרים גם חקרו את הפקת החשמל מהלחות, חדשנות זו בולטת לאור הפשטות שלה, הקיימות שלה, ואת הפוטנציאל שלה לאימוץ המוני באלקטרוניקה לבישה חד פעמית וידידותית לסביבה.