פריצת דרך בבאר שבע: חוקרים מבן-גוריון פתרו תעלומה בת עשרות שנים
11.11.26 / 17:45
במשך שנים, חוקרים ברחבי העולם ניסו להפיק "אנרגיה כחולה" ממפגש בין מים מתוקים למלוחים, אך המתקנים הפיקו שבריר מהחשמל הצפוי ללא כל הסבר מדעי. כעת, צוות מאוניברסיטת בן-גוריון גילה את הגורמים הפיזיקליים שחנקו את זרימת החשמל ושיבש את החישובים, בהישג שעשוי לשנות את תכנון מערכות האנרגיה והתפלת המים בעולם.
פריצת דרך היסטורית בתחום האנרגיה המתחדשת מגיעה ממעבדות אוניברסיטת בן-גוריון בנגב: צוות חוקרים מבאר שבע הצליח לפענח תעלומה מדעית שעיכבה במשך עשרות שנים את ניצול פוטנציאל "האנרגיה הכחולה" – הפקת חשמל מזרימת מים. מחקרם פורץ הדרך, שהתקבל לפרסום בכתב העת היוקרתי PRX Energy, צפוי לשנות מן היסוד את האופן שבו מתכננים מערכות אנרגיה אוסמוטית בעולם.
"אנרגיה כחולה" היא אנרגיה המופקת באופן טבעי במקומות שבהם נהרות של מים מתוקים נשפכים אל הים המלוח. תנועת יוני המלח, שמנסים לאזן את רמות המליחות דרך מסננים זעירים, מייצרת זרם חשמלי נקי ונטול פחמן הזמין 24 שעות ביממה, ללא תלות בשמש או ברוח. אולם, למרות הפוטנציאל העצום, כל המכשירים שנבנו עד כה להפקת האנרגיה הפיקו לעיתים פי אלפים פחות חשמל מהתחזיות המעבדתיות, והמפתחים ברחבי העולם נותרו ללא הסבר.
כעת, הצוות מהמחלקה להנדסת מכונות, בהובלת פרופ' יואב גרין ויחד עם אורן לביא וד"ר רמדאן אבו רג'אל, פתר את התעלומה. החוקרים גילו כי החישובים התיאורטיים שליוו את התחום עד כה היו שגויים מכיוון שהתמקדו אך ורק במסנן הזעיר עצמו בתנאי מעבדה, תוך התעלמות מוחלטת ממאגרי המים הגדולים שסביבו.
ממצאי המחקר חושפים שלושה מנגנונים פיזיקליים יסודיים שהתחום החמיץ: ראשית, מאגרי המים הסובבים את המסנן מייצרים התנגדות חשמלית אדירה החונקת את זרימת החשמל, וכך נוצרו הערכות תפוקה מופרזות. שנית, התגלה כי בניגוד למקובל לחשוב, רמת המליחות שמפיקה את הזרם החשמלי החזק ביותר שונה מהותית מזו שמניבה את כמות החשמל המרבית. לבסוף, צוות המחקר הוכיח כי התנגדות המסנן אינה קבועה, אלא משתנה בהתאם למתח המופעל, ועלולה אף להכפיל את עצמה באופן בלתי צפוי.
"עד היום, היעדרו של מודל פיזיקלי חייב ניסיינים לכוונן חומרים וצורות בניסוי וטעייה אמפירי", מסביר פרופ' יואב גרין. "אנחנו פיתחנו מודל תיאורטי דטרמיניסטי. במקום לבזבז משאבים יקרים על חיפוש אחר חומרים נדירים, מאמצי ההנדסה חייבים להתמקד בהפחתת ההתנגדות הנובעת ממאגרי המים, למשל באמצעות קרוב האלקטרודות ככל האפשר למסנן עצמו".
להישג שרשמו החוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון יש פוטנציאל השפעה רחב היקף. חוקי הפיזיקה שהתגלו במחקר רלוונטיים למגוון מערכות המשתמשות במסננים ננומטריים, ועשויים לשפר משמעותית מתקני התפלת מי ים, לייעל חיישנים ביולוגיים המשמשים למחקר גנטי מתקדם, ואף לסייע בהבנה מעמיקה יותר של פעילות התא האנושי.
אנו מכבדים זכויות יוצרים ועושים מאמץ לאתר את בעלי הזכויות בצילומים המגיעים לידינו. אם זיהיתים בפרסומינו צילום שיש לכם זכויות בו, אתם רשאים לפנות אלינו ולבקש לחדול מהשימוש באמצעות כתובת המייל:[email protected]
