باحثون بجامعة سنغافورة يولدون الكهرباء من قطرات المطر
طور باحثون في جامعة سنغافورة الوطنية طريقة جديدة لتحويل قطرات المطر إلى مصدر للطاقة، باستخدام أنابيب بسيطة تعتمد على نمط تدفق خاص للماء يُعرف باسم 'التدفق القِطعي' (Plug Flow)، وتمكنت هذه التقنية من تشغيل 12 مصباحًا من نوع LED خلال الاختبارات المعملية.
ورغم أن السدود الكهرومائية تمثل الشكل الأشهر لتوليد الطاقة من الماء، إلا أنها تتطلب كميات كبيرة من المياه ومواقع محددة. وبالمقابل، المطر يغطي معظم مناطق العالم في أوقات مختلفة، ما يفتح آفاقًا جديدة لتوليد الطاقة.
وأوضح البروفيسور سيوولينغ سوه، المشرف على الدراسة، أن 'الماء المتساقط داخل أنبوب رأسي يولّد كمية كبيرة من الكهرباء، بفضل نمط التدفق القِطعي الذي يسمح بجمع طاقة قطرات المطر بطريقة فعالة ومستدامة'.
وقد ابتكر الفريق جهازًا لمحاكاة المطر، حيث تسقط قطرات الماء من إبرة معدنية إلى داخل أنبوب طوله 32 سنتيمترًا وقطره 2 ملم، مصنوع من بوليمر موصل للكهرباء. وعند ارتطام القطرات بالأنبوب، تنكسر إلى أجزاء تفصل بينها كتل هوائية، ما يؤدي إلى حدوث شحنات كهربائية تُجمَع عبر أسلاك متصلة بأعلى وأسفل الأنبوب.
وأظهرت النتائج أن هذا النظام أكثر فعالية بخمس مرات مقارنة بجريان الماء المستمر، وتمكن من تحويل نحو 10% من طاقة المياه المتساقطة إلى كهرباء.
وعند استخدام أنبوبين بدلًا من واحد، تضاعف إنتاج الكهرباء، وكان كافيًا لتشغيل 12 مصباح LED لمدة 20 ثانية. وبينما لا يقارن هذا النظام بإنتاج سدود كبرى مثل هوفر دام، يرى الباحثون أنه قابل للتطوير ويمكن نشره على أسطح المباني في المدن للمساهمة في إنتاج طاقة نظيفة.
كما أشاروا إلى أن القطرات المستخدمة في التجربة أبطأ من المطر الفعلي، ما يعني أن الأداء قد يكون أفضل في الظروف الطبيعية.
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
صحيفة مكة
منذ 12 ساعات
- صحيفة مكة
مراكز بحثية سعودية تحقق أداءً قياسيًا في أمن البيانات
أعلن فريق مشترك من الباحثين بقيادة علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) ومدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية (كاكست) عن تطوير أسرع مولّد كمي للأرقام العشوائية (QRNG) حتى الآن، وفقًا للمعايير العالمية. وقد اجتاز هذا المولّد اختبارات العشوائية التي يضعها المعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST)، وهو جهة مرجعية معترف بها دوليًا في معايير التأكد من جودة العشوائية، حيث تمكن المولد من إنتاج أرقام عشوائية بمعدل يقارب ألف ضعف مقارنة بالمولدات الكمية الأخرى. وقال البروفيسور بون أوي من كاوست، والذي قاد الدراسة المنشورة في مجلة Optics Express "يمثل هذا إنجازًا مهمًا لأي قطاع يعتمد على حماية البيانات بقوة". تعد مولدات الأرقام العشوائية أدوات حيوية للقطاعات التي تعتمد على الأمان، مثل الصحة والمالية والدفاع. إلا أن المولدات الحالية تعاني نقطة ضعف أساسية في تصميمها تجعلها عرضة للاختراق. وأوضح أوي "معظم مولدات الأرقام العشوائية هي مولدات شبه عشوائية، أي أنها تبدو عشوائية، لكنها في الواقع تعتمد على خوارزميات معقدة يمكن تحليلها والتنبؤ بها. أما المولدات الكمية للأرقام العشوائية فهي لا تعاني من هذه المشكلة". ويرجع ذلك إلى أن المولدات الكمية تستخدم مبادئ ميكانيكا الكم لإنتاج أرقام عشوائية لا يمكن التنبؤ بها إطلاقًا. وقد جاءت نسبة توليد الأرقام العشوائية العالية التي أوردتها الدراسة الجديدة نتيجة للابتكارات التي أدخلها العلماء على تصنيع الجهاز وخوارزميات المعالجة اللاحقة. وقد تم تصنيع هذا المولد باستخدام مصابيح (LED) صغيرة لا يتجاوز حجمها بضعة ميكرومترات، مما يقلل من استهلاك الطاقة، ويجعل الجهاز محمولًا، ويوسع نطاق استخداماته. من جانبه، قال الدكتور عبد الله المقبل احد منسوبي معهد الالكترونيات الدقيقة واشباه الموصلات ومدير مركز التميّز للإضاءة بالحالة الصلبة في كاكست، وأحد المساهمين في الدراسة "أن كاكست بوصفها المختبر الوطني تعمل على إجراء البحوث التطبيقية التي تسهم في تحقيق مستهدفات رؤية المملكة 2030 في أن تكون رائدة عالمياً في العديد من القطاعات الاستراتيجية، بما في ذلك التطبيقات الممكنة بالتقنيات الكمية"، مؤكداً أن تنفيذ مثل هذه الأبحاث سيعود بالنفع على مختلف الصناعات، ويعزز صدارتها. كما أشاد بالقدرات التي هيأتها مختبرات الغرف النقية بكاكست وكاوست والتي مكنت تنفيذ هذه الأبحاث المتقدمة. يذكر أن البروفيسور عثمان بكر، نائب وكيل الجامعة للتخطيط الاستراتيجي وأستاذ هندسة وعلوم المواد في كاوست شارك أيضًا في هذه الدراسة.
الحدث
منذ 2 أيام
- الحدث
مراكز بحثية سعودية تحقق أداءً قياسيًا في أمن البيانات
ثُوَل - لميس القشيري أعلن فريق مشترك من الباحثين بقيادة علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) ومدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية (كاكست) عن تطوير أسرع مولّد كمي للأرقام العشوائية (QRNG) حتى الآن، وفقًا للمعايير العالمية. وقد اجتاز هذا المولّد اختبارات العشوائية التي يضعها المعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST)، وهو جهة مرجعية معترف بها دوليًا في معايير التأكد من جودة العشوائية، حيث تمكن المولد من إنتاج أرقام عشوائية بمعدل يقارب ألف ضعف مقارنة بالمولدات الكمية الأخرى. وقال البروفيسور بون أوي من كاوست، والذي قاد الدراسة المنشورة في مجلة Optics Express "يمثل هذا إنجازًا مهمًا لأي قطاع يعتمد على حماية البيانات بقوة". تعد مولدات الأرقام العشوائية أدوات حيوية للقطاعات التي تعتمد على الأمان، مثل الصحة والمالية والدفاع. إلا أن المولدات الحالية تعاني نقطة ضعف أساسية في تصميمها تجعلها عرضة للاختراق. وأوضح أوي "معظم مولدات الأرقام العشوائية هي مولدات شبه عشوائية، أي أنها تبدو عشوائية، لكنها في الواقع تعتمد على خوارزميات معقدة يمكن تحليلها والتنبؤ بها. أما المولدات الكمية للأرقام العشوائية فهي لا تعاني من هذه المشكلة". ويرجع ذلك إلى أن المولدات الكمية تستخدم مبادئ ميكانيكا الكم لإنتاج أرقام عشوائية لا يمكن التنبؤ بها إطلاقًا. وقد جاءت نسبة توليد الأرقام العشوائية العالية التي أوردتها الدراسة الجديدة نتيجة للابتكارات التي أدخلها العلماء على تصنيع الجهاز وخوارزميات المعالجة اللاحقة. وقد تم تصنيع هذا المولد باستخدام مصابيح (LED) صغيرة لا يتجاوز حجمها بضعة ميكرومترات، مما يقلل من استهلاك الطاقة، ويجعل الجهاز محمولًا، ويوسع نطاق استخداماته. من جانبه، قال الدكتور عبد الله المقبل احد منسوبي معهد الالكترونيات الدقيقة واشباه الموصلات ومدير مركز التميّز للإضاءة بالحالة الصلبة في كاكست، وأحد المساهمين في الدراسة "أن كاكست بوصفها المختبر الوطني تعمل على إجراء البحوث التطبيقية التي تسهم في تحقيق مستهدفات رؤية المملكة 2030 في أن تكون رائدة عالمياً في العديد من القطاعات الاستراتيجية، بما في ذلك التطبيقات الممكنة بالتقنيات الكمية"، مؤكداً أن تنفيذ مثل هذه الأبحاث سيعود بالنفع على مختلف الصناعات، ويعزز صدارتها. كما أشاد بالقدرات التي هيأتها مختبرات الغرف النقية بكاكست وكاوست والتي مكنت تنفيذ هذه الأبحاث المتقدمة. يذكر أن البروفيسور عثمان بكر، نائب وكيل الجامعة للتخطيط الاستراتيجي وأستاذ هندسة وعلوم المواد في كاوست شارك أيضًا في هذه الدراسة.
الوئام
منذ 6 أيام
- الوئام
عدسات لاصقة تمنح رؤية خارقة في الظلام
في إنجاز علمي غير مسبوق، أعلن فريق من الباحثين في جامعة العلوم والتكنولوجيا بالصين عن تطوير عدسات لاصقة مبتكرة تمنح الإنسان القدرة على الرؤية في الظلام، باستخدام تقنية فريدة لا تتطلب أي مصدر للطاقة. وتفتح هذه العدسات آفاقًا جديدة في عالم البصريات والتكنولوجيا القابلة للارتداء، إذ تمكّن مرتديها من رؤية الأشعة تحت الحمراء، التي لا تستطيع العين البشرية التقاطها في الظروف العادية. ليس ذلك فحسب، بل تتيح هذه العدسات تمييز الإشارات الضوئية الدقيقة حتى عند إغلاق العينين، ما يمثل قفزة ثورية في القدرات البصرية. ويعتمد الابتكار على دمج جسيمات نانوية متقدمة داخل مادة مرنة وغير سامة تُستخدم في تصنيع العدسات اللاصقة اللينة. تقوم هذه الجسيمات بتحويل ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى أطوال موجية مرئية، مما يمنح الإنسان 'رؤية خارقة' في البيئات المظلمة. وقال البروفيسور تيان شيويه، الباحث الرئيسي في المشروع، إن هذه التقنية 'تمثل خطوة كبرى نحو تطوير أجهزة بصرية غير جراحية يمكن أن تضيف إلى الإنسان قدرات بصرية تفوق الطبيعة'. وتُظهر الاختبارات أن العدسات قادرة على رصد إشارات الأشعة تحت الحمراء المتذبذبة، مثل شفرات مورس، بدقة عالية في الظلام الدامس. كما تتحسن القدرة على التمييز عند إغلاق العينين، بفضل قدرة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة على اختراق الجفن بشكل أكثر كفاءة مقارنة بالضوء المرئي، ما يقلل التشويش البصري. وفي المرحلة الحالية، يمكن للعدسات رصد الأشعة المنبعثة من مصادر مثل مصابيح LED، إلا أن الفريق العلمي يسعى إلى تحسين حساسية الجسيمات النانوية، لتتمكن من التقاط مستويات أقل من الإشعاع، مما يوسع من مجالات استخدامها المستقبلية. وفي تطور إضافي، تمكن الباحثون من برمجة العدسات لتحويل أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء إلى ألوان مرئية مختلفة، فمثلًا يتحول الطول الموجي 980 نانومتر إلى اللون الأزرق، و808 نانومتر إلى الأخضر، و1532 نانومتر إلى الأحمر. وتُعد هذه الميزة مفيدة بشكل خاص للمصابين بعمى الألوان، إذ تتيح لهم رؤية درجات لونية جديدة كانت خارج نطاق إدراكهم. ويؤكد العلماء أن لهذه التقنية تطبيقات واسعة في مجالات الأمن والدفاع والطب، فضلًا عن الاستخدامات اليومية، مشيرين إلى أن جزءًا كبيرًا من طاقة الإشعاع الشمسي يتمثل في الأشعة تحت الحمراء، والتي تظل غير مرئية لمعظم الثدييات. وقد نُشرت نتائج الدراسة الرائدة في مجلة Cell العلمية المرموقة، ما يعكس الأهمية الأكاديمية والعلمية لهذا الابتكار الذي يُتوقع أن يُحدث ثورة حقيقية في تكنولوجيا البصريات.
