الطاقة والبيئة

الخلايا الشمسية التي يمكن أن تولد الطاقة من المطر

الخلايا الشمسية التي يمكن أن تولد الطاقة من المطر

كان الجرافين موضوعًا لبرامج بحثية في العديد من المؤسسات الأكاديمية في جميع أنحاء العالم فيما يتعلق بفوائد الطاقة المتجددة ، مثل تلك التي شملت جامعتي مانشستر وأبو ظبي في وقت سابق من هذا العام. المادة هي أساسًا طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في بنية شبكية تجعلها أقوى بعشر مرات من الفولاذ لكن أخف بـ 1000 مرة من ورقة. لديها إمكانات كبيرة لتطوير المكونات والأدوات الكهربائية وغيرها من العناصر ، من المستشعرات والبطاريات إلى أغشية التبادل الأيوني مع مجموعة من التطبيقات المحتملة بما في ذلك الطاقة والدفاع ومعالجة المياه.

فيما يتعلق بالفوائد المحتملة للطاقة المتجددة ، اكتشف الباحثون أنه يمكن أن يحتفظ بالطاقة بشكل أفضل من الجرافيت ، مما يعني أنه يمكن استخدامه لتخزين طاقة البطاريات ، وفي المركبات الكهربائية ، وفي خلايا الوقود. يمكن استخدامه أيضًا لتطوير الطلاءات المضادة للانعكاس للخلايا الشمسية.

في الآونة الأخيرة ، اكتشف باحثون من جامعة المحيط الصينية في تشينغداو أن الجرافين يمكن أن يساعد أيضًا في توليد الطاقة من قطرات المطر. يمكنه تحقيق ذلك لأن المطر لا يتكون بالكامل من الماء ، بل يحتوي أيضًا على عدد من الأملاح التي يمكن تقسيمها إلى أيونات موجبة وسالبة. وهذا بدوره يعني أنه يمكن استخدام تفاعل كيميائي بسيط لتسخير الطاقة ، باستخدام الجرافين لفصل أيونات موجبة الشحنة ، والتي تشمل الصوديوم والكالسيوم والأمونيوم ، من أجل توليد الكهرباء. عادةً عندما تجلس قطرة مطر على سطح لوح شمسي ، فإن الأملاح المختلفة بداخلها تعني أنها يمكن أن تولد عددًا من الشحنات غير المتوازنة. تخلق الإلكترونات المرتبطة بأيونات موجبة الشحنة تأثيرًا يُعرف باسم تفاعل حمض لويس القاعدي.

من الناحية النظرية ، بالنظر إلى أنه على الرغم من أن الألواح الشمسية لا تزال تولد في الأيام الملبدة بالغيوم ، فإن كمية الطاقة المولدة أقل من الأيام المشمسة ، إذا تمكن الباحثون من تطوير خلية شمسية في جميع الأحوال الجوية وتولد الكهرباء من المطر ، فإن هذا سيساعد بشكل كبير على تعزيز الطاقة الشمسية الحالية كفاءة اللوحة.

لا يزال الاختبار في مرحلة مبكرة حتى الآن ، لكن النتائج كانت واعدة. تمكن الباحثون من توليد مئات من microvolts خلال البحث ، وتحقيق 6.53 كفاءة التحويل من الطاقة الشمسية إلى الكهرباء من لوحة شمسية مخصصة. تضمنت العملية إضافة طبقة من الجرافين إلى خلية شمسية حساسة والتي تم وضعها بعد ذلك على دعامة شفافة من أكسيد قصدير الإنديوم والبلاستيك. هذا مكن الخلية من توليد الطاقة من كل من أشعة الشمس والمطر.

من حيث الجوهر ، ما يحدث هو أن الأيونات الموجبة ترتبط بالجرافين مكونة طبقة مزدوجة تعرف باسم المكثف الكاذب. يمكن استخدام فرق الطاقة بين الطبقتين لتوليد تيار كهربائي. المشكلة هي أن الأيونات موجودة في قطرات المطر بتركيزات منخفضة ، لذلك هناك سؤال حول كيفية توليد ما يكفي من الكهرباء من مثل هذه التركيزات المنخفضة. يعمل الباحثون الآن على هذا بالإضافة إلى النظر في كيفية معالجة التكنولوجيا لمجموعة متنوعة من الأيونات الموجودة في المطر.

تشمل الطرق الأخرى لاستخدام الجرافين لزيادة كمية الطاقة المتجددة من الطاقة الشمسية ، إنشاء مادة يمكنها امتصاص الحرارة والضوء المحيطين. وهذا بدوره يمكن أن يمكّن الألواح الشمسية من توليد الكهرباء من أشعة الشمس المنتشرة في الداخل.

الدراسة الحالية متاحة للتدقيق في المجلة أنجواندت كيمي.


شاهد الفيديو: سعودي يرفع كفاءة عمل الألواح الشمسية في توليد الطاقة (شهر اكتوبر 2021).