خوش آمدید

با توجه به افزایش گازهای گلخانه‌ای بسیاری از کشورها درصدد استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر به جای استفاده از سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی الکتریکی هستند. هزینه‌ی تولید انرژی از طریق سلول‌های خورشیدی نیز در سال‌های اخیر با بهره‌وری‌های انجام شده بسیار کاهش یافته و مقرون به صرفه‌تر شده است، اما همچنان سلول‌های خورشیدی معایبی نیز دارند که بزرگ‌ترین این عیب‌ها عدم تولید انرژی الکتریکی در زمان بارش باران است. البته به نظر می‌رسد این مشکل در آینده‌ی نزدیک حل خواهد شد. مجله‌ی Angewandte Chemie مقاله‌ای منتشر کرده که در آن به تشریح راه‌حل توسعه یافته توسط محققان چینی برای تولید انرژی الکتریکی توسط سلول‌های خورشیدی در زمان بارش باران پرداخته است. اطلاعات ارائه شده نشان از این دارد که این محققان موفق شده‌اند تا سلول‌های خورشیدی را برای تمام حالات آب و هوایی مورد استفاده قرار دهند.

براساس گزارش منتشر شده، تیمی از محققان متشکل از دانشمندان دانشگاه Ocean و Yunnan Normal در کشور چین، سلول خورشیدی حساس به رنگی را تولید کرده‌اند که با استفاده از آن می‌توان از قطره‌های آب حاصل از آب باران نیز انرژی تولید کرد. به منظور تولید انرژی از آب باران روی پنل‌های سلول خورشیدی، لایه‌ای نازک از گرافین روی این سلول خورشیدی قرار گرفته است.

گرافین را باید آرایش دو بعدی اتم‌های کربن خواند که طی آن اتم‌های کربن در یک آرایش لانه زنبوری در کنار همدیگر قرار می‌گیرند. آرایش اتم‌های کربن بصورت دوبعدی در گرافین باعث می‌شود تا این ماده به آسانی در معرض اکسیده شدن یا خوردگی باشد و به راحتی از آن کاسته شود. یکی از ویژگی‌های گرافین، قابلیت‌های متفاوت آن در تولید انرژی الکتریکی است. گرافین دارای الکترون‌های آزادی است که می‌توانند بصورت آزادانه در تمام لایه‌ی تشکیل یافته حرکت کرده و با استفاده از این ویژگی به هدایت جربان الکتریکی بپردازند. در راه‌حل ارائه شده، الکترون‌های آزاد با یون‌های مثبت به هم چسبیده و تولید انرژی می‌کنند.

دانشمندان با استفاده از این ویژگی، از الکترون‌های گرافین برای تولید انرژی در مواجهه با قطرات آب استفاده کرده‌اند. در واقع در آن راه‌حل از الکترودهای گرافین برای تولید انرژی از طریق تماس با آب استفاده می‌کنند. قطرات آب باران را نمی‌توان آب خالص خواند، چراکه مایع مورد نظر از وجود نمک بهره می‌برد که می‌توان یون‌های مثبت و منفی آن را تفکیک کرد. یون‌های مثبت موجود در قطرات آب باران که شامل سدیم، کلسیم و آمونیوم است روی سطح گرافین قرار می‌گیرند. قرار گرفتن یون‌های مثبت قطرات آب روی لایه‌ای از گرافین که مملو از الکترون‌های نامنظم و آزاد است، در نهایت باعث می‌شود تا اختلاف موجود در پتانسیل الکتریکی منجر به ایجاد جریان شود.