הברקה: כך הצליחו החוקרים להפוך אוויר לחשמל

Preface First

This is a debugging block

Preface Second

This is a debugging block

Preface Third

This is a debugging block

תוכן

This is a debugging block

חוקרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו שיטה לייצור חשמל באמצעות אדי המים באוויר

"הברק המוכר לכולנו הוא חשמל שנוצר ממים שנמצאים בעננים במצבי צבירה שונים – אדים, טיפות וקרח." מסביר פרופ' קולין פרייס מבית הספר ללימודי סביבה ומדעי כדור הארץ ע"ש פורטר, שחוקר ברקים וסופות רעמים כ-30 שנה. "התופעה של ייצור חשמל ממים בלבד (במצבי צבירה שונים), מתאפשרת בזכות המבנה הייחודי של מולקולת המים: המולקולה, המורכבת מאטום חמצן  ו-2 אטומי מימן, מסוגלת להתפרק ליונים בעלי מטען חיובי או שלילי - וכך להעביר מטענים חשמליים למולקולות שכנות. לאחרונה, במסגרת החיפוש העולמי אחר אנרגיה מתחדשת מסוגים שונים, ביקשנו לבחון אפשרות להפיק חשמל ממים, כמו שקורה בטבע במקרה של ברקים".

 

צוות החוקרים בהובלת פרופ' פרייס, פיתח שיטה אפשרית לייצור אנרגיה חלופית מאדי המים באוויר. החוקרים בנו סוללה המתבססת על תופעה טבעית שנצפתה לאחרונה: כשהלחות באוויר מגיעה ל-60% ומעלה נוצר מתח חשמלי בין שני משטחי מתכת מבודדים המוצבים זה מול זה. במחקר השתתפו פרופ' הדס סערוני והדוקטורנטית ג'ודי לקס. המאמר התפרסם במאי 2020 בכתב העת Nature Scientific Reports.

 

יש מתח באוויר

בשלב הראשון בנו החוקרים במעבדה מעין סוללה: גליל מתכת מוארק – כלומר מאפשר מעבר של חשמל לקרקע, ובתוכו גליל מתכת מסוג אחר נוסף, שהוא מבודד לחלוטין ואינו מוארק. אחר כך הם יצרו בתא הניסוי רמות שונות של לחות, ומצאו כי כל עוד הלחות נשארה נמוכה, לא הצטבר מטען על גבי המתכות ולא נרשם מתח חשמלי. אולם, כאשר הלחות עלתה מעל 60%, נוצר בין שתי המתכות מתח חשמלי. בהמשך בדקו החוקרים כ-20 מתכות וסגסוגות נפוצות מסוגים שונים, כדי לקבוע איזה שילוב מפיק את המתח הגבוה ביותר.

 

"עד כה מצאנו שהמתכת המתאימה ביותר היא אבץ," אומר פרופ' פרייס. "באמצעות שני משטחי מתכת – אבץ ופלדת אל-חלד, הצלחנו להגיע למתח מירבי של 1 וולט. כדי לסבר את האוזן, סוללות AA או AAA שאנו מכירים משימוש יומיומי, מייצרות מתח של 1.5 וולט."

 

בשלב הבא לקחו החוקרים את מתקן הניסוי אל הסביבה הטבעית – על גג הבניין בקיץ התל אביבי הלח, והגיעו לאותן תוצאות: כשהלחות באוויר חוצה את קו ה-60% מתחיל להיווצר מתח חשמלי, ותוך זמן קצר הוא מגיע לערכו המקסימלי. המתח יכול להישמר גבוה במשך זמן רב, כל עוד הלחות באוויר נותרת גבוהה.

 

"בשלב זה המתקן שפיתחנו עדיין אינו שימושי, כי הוא מפיק מתח וזרם נמוכים מאוד, אך אנו סבורים שלשיטה שלנו יש פוטנציאל רב," מסכם פרופ' פרייס. " כיום אנחנו בוחנים את יעילותן של מתכות נוספות, וגם מחפשים ננו-חומרים סינטטיים מתאימים, שניתן לייצרם בכמויות גדולות ובמחירים כלכליים. כמו כן אנחנו חוקרים את התהליך הפיסיקלי שמאחורי התופעה. המטרה היא לייצר מתקן לשימושים שונים, כמו למשל תאורה בלילה, כשהלחות באוויר גבוהה יותר מאשר בשעות היום. אנחנו מאמינים שבעתיד יוכלו סוללות כאלה לשמש אוכלוסיות באזורים מתפתחים שאינם מחוברים לרשת החשמל, אך הלחות בהם גבוהה בכל ימות השנה – כמו למשל במדינות מתפתחות עם אקלים טרופי."

Postscript First

This is a debugging block

Postscript Second

This is a debugging block

Postscript Third

This is a debugging block

Postscript Fourth

This is a debugging block