מחקר פורץ דרך חושף כיצד האינטראקציה של מים עם משטחים מייצרת מטענים חשמליים, ומדגיש השלכות על בטיחות ואחסון אנרגיה.
חוקרים אוסטרלים עשו פריצת דרך משמעותית בהבנת האופן שבו מים מייצרים מטענים חשמליים במהלך תנועה על פני משטחים. הממצאים, שפורסמו בכתב העת Physical Review Letters , נובעים ממאמצים משותפים בין אוניברסיטת RMIT לאוניברסיטת מלבורן, בראשות צוות הכולל את ד"ר ג'ו ברי, ד"ר פיטר שרל ופרופסור אמנדה אליס.
החוקרים הבחינו בתופעה המכונה תנועת "הדבקה-החלקה", המתרחשת כאשר טיפת מים נצמדת למשטח מחוספס או לא אחיד. ככל שהכוח מצטבר עקב הידבקותה של הטיפה, היא בסופו של דבר "קופצת או מחליקה" מעבר למכשול, וכתוצאה מכך נוצר מטען חשמלי בלתי הפיך. נמצא כי מטען זה חזק עד פי עשרה ממה שתועד בעבר כאשר מים עוברים מתנאים רטובים ליובשים, דבר הממחיש רמה חדשה של חשמול כאשר מים באים במגע ראשוני עם משטח.
ד"ר פיטר שרל, המתמקד בלכידת אנרגיה סביבתית כחלק ממחקרו בבית הספר למדעים של RMIT, התייחס לתצפיות הנפוצות שאנשים עושים בנוגע לטיפות גשם הנופלות על משטחים, באומרו: "רוב האנשים יבחינו שמי גשמים נוטפים על חלון או שמשה קדמית של מכונית בצורה אקראית, אך לא יהיו מודעים לכך שהם מייצרים מעט מאוד מטען חשמלי." הוא הסביר כי הבנה קודמת של תופעת טעינה זו הוגבלה למעבר מתנאים רטובים ליובשים, בעוד שמחקרם מגלה שמטען משמעותי מתפתח גם בעת המעבר מתנאים יבשים לרטובים.
החוקרים ציינו את החשיבות של הבנת יצירת מטען בכל הנוגע לבטיחות, במיוחד בהקשרים בהם מעורבים נוזלים דליקים. ד"ר ג'ו ברי, מומחה לדינמיקת נוזלים ומעוניין במחלקה להנדסה כימית באוניברסיטת מלבורן, הדגיש את הסכנות הפוטנציאליות הנשקפות מהלם חשמלי במיכלי דלק. "הבנת האופן שבו ומדוע נוצר מטען חשמלי במהלך זרימת נוזלים על פני משטחים חשובה ככל שאנו מתחילים לאמץ את הדלקים הדליקים המתחדשים החדשים הנדרשים למעבר לאפס נטו", אמר. ברי הרחיב עוד כי האסטרטגיות הקיימות כיום להפחתת הצטברות מטען בדלקים קיימים עשויות להתגלות כבלתי יעילות עם דלקים מתחדשים חדשים יותר, והדגיש את הצורך בגישות חדשניות לניהול תופעה זו.
צוות המחקר בחן באופן ספציפי את האינטראקציה בין מים לפוליטטראפלואורואתילן (PTFE), הידוע בכינויו בטפלון. עבודה יסודית זו סוללת את הבמה להתקדמות פוטנציאלית בתכנון משטחים שעשויה להוביל לדלקים בטוחים יותר ולמערכות אחסון אנרגיה משופרות. מחקרים עתידיים יחקרו את תנועת ההידבקות-החלקה עם מגוון נוזלים וחומרי משטח, ויאפשרו הבנה רחבה יותר של יצירת מטען הרלוונטי למגוון אפשרויות מסחריות.
ד"ר שרל העיר על השלכות המחקר על בטיחות במערכות טיפול בנוזלים, ובמיוחד באחסון והובלה של מימן ואמוניה, וציין כי "אנו מתכננים לחקור היכן תנועת הדבקה-החלקה יכולה להשפיע על תכנון הבטיחות של מערכות טיפול בנוזלים, כמו גם שיטות להשבת חשמל ולהאצת טעינה מתנועת נוזלים בהתקני אחסון אנרגיה." החוקרים להוטים לשתף פעולה עם שותפים בתעשייה כדי לתרגם את ממצאיהם לטכנולוגיות מסחריות בנות-קיימא, אשר יכולות להיות רלוונטיות משמעותית במגוון יישומים שמטרתם לקדם פתרונות אנרגיה בהקשר של טכנולוגיית אקלים.
