تحويل الملابس الشخصية إلى مصادر للطاقة

عبد الحكيم محمود

مع التطورات التكنولوجية وخاصة في الأدوات الكهربائية وتقنيات الاتصال ونقل المعلومات التي أصبحنا نستخدمها بأشكال وأنواع متعددة، يزداد حاجتنا للطاقة من مصادرها التي تعودنا عليها وخاصة في تلك الأجهزة الكهربائية التي نستخدمها في تنقلاتنا وذلك ما يجعلنا بحاجة إلى مصدر دائم للطاقة لإعادة شحن الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بنا.

ولهذه الأغراض طور الباحثون في المختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا الموادSwiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA)، مادة تعمل مثل المكثف الشمسي المضيء ويمكن تطبيقها على المنسوجات، حيث ستأتي الكهرباء في المستقبل من ملابسنا عن طريق البوليمر الجديد الذي يتم تطبيقه على ألياف النسيج والسترات والقمصان وما شابه ذلك، وبالتالي يمكن لملابسنا أن تعمل قريبًا كمجمعات شمسية وكمصدر متنقل للطاقة.

أن مثل هذا الإنجاز إذا تحقق فأنه سيفتح إمكانيات عديدة لإنتاج الطاقة مباشرة عند الحاجة إليها، وفي استخدام الإلكترونيات اليومية، وبالتالي قد تصبح مقابس الطاقة مصادر قديمة في المستقبل.

ووفقا للبيان الصادر من المختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد (EMPA) والذي نشره موقع ساينس ديلي فأن “المكثفات الشمسية المضيئة”Luminescent Solar Concentrators (LSC) ، هي المواد القادرة على استخدام الضوء غير المباشر أو المحيط لتوليد الطاقة والتي يتم استخدامها بالفعل في صناعة الطاقة الشمسية.

حيث تقوم هذه المكثفات الشمسية المضيئة بالتقاط الضوء المحيط المنتشر وتنقل طاقتها إلى الخلية الشمسية الفعلية، والتي تحول الضوء بعد ذلك إلى طاقة كهربائية. ومع ذلك، فإن هذه المكثفات ما زالت متاحة حاليًا فقط كمكونات صلبة وغير مناسبة للاستخدام في المنسوجات لأنها ليست مرنة ولا منفذة للهواء وبخار الماء.

ولكن نجح مؤخرا فريق البحث المتعدد التخصصات بقيادة ليوكيانو بوزيل Luciano Boesel من مختبر الأغشية والمنسوجات الحيوية في دمج العديد من مواد الإنارة في بوليمر يوفر هذه المرونة ونفاذية الهواء على وجه التحديد.

ويضيف البيان أن هذه المادة الجديدة تعتمد في إنتاجها على مادة أولية يتم انتاجها في شبكات تضخيم البوليمر (Amphiphilic Polymer Co-Networks (APCN، كما أن المادة الجديدة من البوليميرات التي تم انتاجها هي بوليمر معروف منذ فترة طويلة في المختبرات والتجارب البحثية ومتوفر بالفعل في السوق في شكل عدسات لاصقة من السيليكون والهيدروجيل.

كما تتميز المادة الجديدة من البوليمرات في خصائص نفاذية الهواء وبخار الماء بالإضافة إلى المرونة والاستقرار وهي مفيدة أيضًا للعين البشرية وتعتمد على خصائص كيميائية خاصة.

ويقول قائد الفريق البحثي ليوكيانو بوزيل: ” إن السبب في اختيارنا لهذا البوليمر بالضبط هو حقيقة أننا قادرون على دمج مادتين مضيئتين غير قابلين للامتزاج على نطاق النانو والسماح لهما بالتفاعل مع بعضهما البعض.

ويضيف بوزيل: بالطبع هناك بوليمرات أخرى، يمكن دمجها فيها؛ لكن هذا من شأنه أن يؤدي إلى التجميع، وبالتالي لن يكون إنتاج الطاقة ممكنًا.

من ناحية أخرى يقول البيان الصادر بشان هذه الدراسة: إن انتاج المادة الجديدة التي سيتم استخدمها في انتاج المكثفات المضيئة للحصول على الطاقة من الملابس والمنسوجات قد تم عن طريق التعاون مع مختبرين أخرين من المختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد، وهما مختبرات الأغشية الرقيقة ومختبر الخلايا الكهروضوئية والألياف المتقدمة.

ومن أجل الحصول على مكثف شمسي مرن وبالتعاون مع هذين المختبرين تم دمج مادتين مختلفتين للإنارة، حيث تم دمجهما إلى نسيج الهلام، مما حوله إلى مكثف شمسي مرن تمامًا كما هو الحال في المجمعات الكبيرة (الصلبة)، وقد مكن ذلك مواد الانارة من ان تلتقط طيفًا أوسع بكثير من الضوء مما هو ممكن باستخدام الخلايا الكهروضوئية التقليدية وهو ما يتيح إمكانية تطبيق المكثفات الشمسية الجديدة على ألياف النسيج دون أن يصبح النسيج هشًا وعرضة للتكسير أو تراكم بخار الماء على شكل عرق.

ويختتم البيان الصادر من المختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا الموا إن المكثفات الشمسية الجديدة والتي سيتم ارتدائها على الجسم سوف تقدم فائدة هائلة للطلب المتزايد باستمرار على الطاقة، خاصة للأجهزة المحمولة.

المصادر :

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201022123123.htm

Turning streetwear into solar concentrators

https://www.empa.ch/web/s604/wearable-solar-cells

Nano-domains assisted energy transfer in amphiphilic polymer conetworks for wearable luminescent solar concentrators

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520306169?via%3Dihub