چگونه می‌‌توان از رطوبت هوا در آسمان شب انرژی استخراج کرد؟

به گزارش گروه اجتماعی برنا؛ با اینکه انرژی خورشیدی منبع بسیار ایده‌‌آلی محسوب می‌‌شود، ضعف بزرگی دارد و آن اینکه تنها در ساعات روز دردسترس است. چه خوب بود اگر می‌‌توانستیم به منبعی تجدیدپذیر و سبز مانند خورشید در ساعات شب نیز دسترسی داشته باشیم. کولین پرایس، دانشمند جوّی، در این اندیشه است که شاید واقعا توانسته باشد چنین منبعی را کشف کند.

در نشست انجمن بین‌‌المللی زمین‌‌سنجی و ژئوفیزیک که در ژوئیه‌‌ی گذشته در مونترال برگزار شد، پرایس این ایده را مطرح کرد که شاید بتوان به‌‌طور مستقیم از رطوبت هوا الکتریسیته استخراج کرد؛ مخصوصا اگر رطوبت نسبی هوا بیش از ۶۰ درصد باشد. در ساعات اولیه‌‌ی پس از غروب آفتاب، میزان رطوبت هوا معمولا بیشتر از حد معمول است و با سردتر شدن هوای جوّ، توانایی نگه‌داری رطوبت در هوا نیز رو به افول می‌‌گذارد.

دستگاه پیشنهادی پرایس متشکل از یک جفت استوانه‌‌ی فلزی متحدالمرکز است که در آن، استوانه‌‌ی خارجی به‌‌صورت الکتریکی به زمین متصل شده است؛ درحالی‌که استوانه‌‌ی داخلی هیچ‌‌گونه اتصالی ندارد. این ساختار عملکردی شبیه به خازن دارد. چنانچه هوایی با رطوبتی مناسب از میان استوانه‌‌ی داخلی عبور کند، مقداری بار الکتریکی روی استوانه ایجاد خواهد شد. این بار الکتریکی اضافی باعث ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو استوانه می‌شود که درصورت وجود مدار خارجی، می‌‌توان آن را به‌‌صورت جریان الکتریکی استخراج کرد.

پرایس تصور می‌‌کند در مقیاسی بسیار کوچک با حداکثر ولتاژی برابر با یک ولت توانسته انرژی حاصل از صاعقه را مهار کند. این ادعا از برخی جنبه‌ها مهم است؛ چراکه هنوز هیچ‌‌کس به‌‌درستی نمی‌‌داند سازوکار واقعی پدیده‌‌ای مانند آذرخش چگونه است. پرایس در این باره می‌‌گوید:

اگر نظریه‌‌پردازان از این موضوع اطلاع نداشتند که طوفان‌‌ها می‌‌توانند الکتریسیته تولید کنند، شاید هرگز نمی‌‌توانستند وجود آذرخش را روی زمین پیش‌‌بینی کنند. شاید آن‌‌ها می‌‌توانستند تشکیل ابرها را پیش‌‌بینی کنند؛ ولی ایجاد آذرخش در ارتفاع ۱۰ کیلومتری، آن‌هم تنها در عرض نیم‌‌ساعت چندان پیش‌‌بینی‌شدنی نبود.

یکی از حقایقی که درباره‌ی آذرخش می‌‌دانیم، این است که برای ایجاد آن، به وجود آب در هر سه حالت طبیعی‌اش، یعنی جامد و مایع و گاز، نیاز خواهیم داشت. پرایس درباره‌ی آزمایش خود این فرض را مطرح می‌کند که سطح استوانه‌‌ی داخلی نقش یخ (حالت جامد آب) را در فرایند رعدوبرق بازی می‌‌کند. او با مقایسه‌‌ی انواع مختلفی از فلزات دریافت که فلز روی بهترین بازدهی را دارد؛ درحالی‌که مس تقریبا هیچ‌‌گونه کارایی از خود نشان نمی‌‌دهد. این نتایج نه‌‌تنها می‌‌توانند جزئیاتی از سازوکار ژنراتور پرایس را آشکار کند؛ بلکه حتی توضیحاتی درباره‌ی سازوکار رعدوبرق طبیعی نیز ارائه می‌دهند.

فرضیه‌‌ی پرایس می‌‌گوید فرایند از زمانی آغاز می‌‌شود که قطرات آب ناشی‌‌ از رطوبت هوا روی سطح فلزی استوانه تشکیل می‌‌شود. ازآنجاکه آب از مولکول‌‌های هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است، برخی از این مولکول‌‌ها حین این فرایند به یون‌‌های هیدروژن (H+) با بار مثبت و هیدروکسید (OH-) شکسته می‌‌شوند. بسته‌‌ به جنس سطحی که قطرات آب به آن چسبیده‌‌اند، یون‌‌ها نیز با الگوی مشخصی درون قطرات آب جهت‌گیری و بارهای الکتریکی مثبت و منفی درون قطرات را از یکدیگر تفکیک می‌‌کند. این تفکیک بار درون قطرات آب ایجاد بار الکتریکی روی سطح استوانه و درنتیجه، اختلاف پتانسیل الکتریکی در خازن را موجب خواهد شد.

پرایس اکنون با این پرسش مواجه است که چطور می‌‌توان با افزایش ابعاد این سیستم به‌‌شکل توجیه‌‌پذیری الکتریسیته تولید کرد. این روند می‌‌تواند شامل تغییر جنس استوانه‌‌ها به ترکیبات مختلفی از فلزات و آلیاژهای متنوع و حتی تغییر پیکربندی و چینش استوانه‌‌ها دربرابر یکدیگر باشد. از دیدگاه نظری، می‌‌توان ترکیبات مختلفی از مواد و هندسه‌‌های گوناگون را برای افزایش بازدهی تولید الکتریسیته در چنین سیستم‌‌هایی متصور شد. اگر تنها نیم‌‌نگاهی به قدرت پدیده‌‌ای مانند آذرخش و انرژی نهفته در آن بیندازید، می‌‌توانید دریابید چنین پژوهشی واقعا ارزش دنبال‌‌کردن را خواهد داشت.