Damlacık Tabanlı Elektrik Jeneratörü Geliştirildi

Bilim insanlarından oluşan bir araştırma ekibi kısa bir süre önce yüksek enerji dönüşüm verimliliği ve anlık güç sağlayan alan etkili transistöre ( FET/Field-Effect Transistor) benzer bir yapıda ki damlacık tabanlı bir elektrik jeneratörü (DEG/Droplet-based Electricity Generator) geliştirdi. Bu jeneratör, FET teknolojisinden daha gelişmiş bir yapıda olduğu için su enerjisi üretimi ile ilgili bilimsel araştırmaların ilerletilmesine ve enerji krizinin üstesinden gelmeye yardımcı olacaktır. Damlacık tabanlı elektrik jeneratörü hakkında detaylar yazımızın devamında.

A- A+

08.02.2020 tarihli yazı 10836 kez okunmuştur.

Hong Kong Şehir Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’ndeki bir ekip, yaptıkları araştırmalar sonucunda elde ettikleri bulguları “Anlık Güç Yoğunluğu Yüksek Damlacık Tabanlı Elektrik Jeneratörü" başlıklı bir çalışmada yayınlandı.

Dünya yüzeyinin %70’i sularla kaplıdır. Ancak dalgalarda, gelgitlerde hatta yağmur damlalarında bulunan düşük frekanslı kinetik enerji, mevcut teknolojideki sınırlandırmalardan dolayı verimli bir şekilde elektrik enerjisine dönüştürelemiyor. Örnek verecek olursak, triboelektrik etkiye dayanan geleneksel bir damlacık enerji jeneratörü, damlacık yüzeye çarptığında kontak elektrifikasyonu ve elektrostatik indüksiyonla indüklenen elektrik üretebilir. Bunun yanında, yüzeyde üretilen yüklerin miktarı ara yüzey etkisi ile sınırlıdır ve sonuç olarak, enerji dönüşüm verimliliği oldukça düşüktür. Bu da istenmeyen bir durum.

Dönüşüm verimliliğini arttırabilmek için biraraya gelen araştırma ekibi, DEG’i geliştirmek için çalışmalarını 2 yıl kadar sürdürdüler. DEG’in anlık güç yoğunluğu, 50.1 W / m2'ye kadar ulaşabilir. Bu da FET benzeri tasarım kullanılmadan, diğer benzer cihazlardan binlerce kat daha fazladır. Böylece enerji dönüşüm verimliliği oldukça yüksektir.

► İlginizi Çekebilir: Elektrostatik Jeneratör Nasıl Çalışır? | ElektrikPort Akademi

Araştırmada yer alan bir profesör, buluşları için iki önemli faktör olduğunu belirtti. İlk olarak ekip, yarı kalıcı elektrik yükü olan ve bir elektret malzemesi olan PTFE'ye çarpan sürekli damlacıkların, yüksek yoğunluklu yüzey yüklerinin birikmesi ve depolanması için yeni bir yol sağladığını buldu. Su damlacıkları sürekli olarak PTFE yüzeyine çarptığında, üretilen yüzey yüklerinin birikeceğini ve yavaş yavaş bir doygunluğa ulaşacağını buldular. Bu yeni keşif, önceki çalışmalarda karşılaşılan düşük şarj yoğunluğu probleminin üstesinden gelmeye yardımcı oldu.

Bu yeni damlacık tabanlı elektrik jeneratörü sayesinde, 15 cm yükseklikten serbest bırakılan bir damla su, 100 küçük LED ampulü aydınlatan 140V'un üzerinde bir voltaj üretebiliyor.

DEG’in bir başka önemli özelliği de FET’lerin tasarımında olduğu gibi benzersiz bir yapıda olması. Cihaz, alüminyum bir elektrot ve üzerinde bir PTFE filmi bulunan bir indiyum kalay oksit (ITO) elektrottan oluşuyor. PTFE / ITO elektrodu şarj oluşumundan, depolanmasından ve endüksiyonundan sorumlu bir yapıdır. Düşen bir su damlası PTFE / ITO yüzeyine çarptığında ve yayıldığında, doğal olarak alüminyum elektrodu ve PTFE / ITO elektrodu arasında bir köprü oluşturur ve orijinal sistemi kapalı devre bir elektrik devresine çevirir. Bu özel tasarım sayesinde, sürekli damlacık çarpmasıyla PTFE üzerinde yüksek yoğunlukta yüzey yükleri birikir. Bu arada, yayılan su iki elektrodu köprü gibi bağladığında, PTFE üzerindeki depolanan tüm yükler elektrik akımı üretimi için tamamen serbest bırakılır. Sonuçta, hem anlık güç yoğunluğu hem de enerji dönüşüm verimliliği çok daha yüksek olur.

Araştırmayı yürüten ekip, anlık güç yoğunluğundaki artışın ek bir enerjiden değil de, suyun kendisinin kinetik enerjisinin dönüştürülmesinden kaynaklandığını belirtiyor. Araştırma sonuçları, bağıl nemdeki azalmanın güç üretiminin verimliliğini etkilemediğini de göstermektedir. Yağmur suyu ve deniz suyu da elektrik üretmek için kullanılabilir.

Araştırmacılar, petrol ve nükleer enerji yerine yağmur damlalarından güç üretmenin, Dünya’nın sürdürülebilir gelişimini kolaylaştırabileceğini savunuyor.

KAYNAK:

►techxplore