تولد هذه الورقة البايونية الكهرباء أكثر من الألواح الشمسية

اخترع الباحثون في Imperial College London هيكلًا جديدًا يشبه الأوراق يمكنه جمع وتوليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية وإنتاج المياه العذبة ، مما يحاكي العملية التي تحدث في النباتات الحقيقية.
يستخدم الابتكار الذي يطلق عليه "ورقة الكهروضوئية" ، وهي مواد منخفضة التكلفة يمكن أن تلهم جيلًا جديدًا من تقنيات الطاقة المتجددة ".
أظهرت الدراسات أن الأوراق الكهروضوئية "يمكن أن تولد أكثر من 10 في المائة من الكهرباء من الألواح الشمسية التقليدية ، والتي تفقد ما يصل إلى 70 في المائة من الطاقة الشمسية إلى البيئة."
إذا تم استخدامه بشكل فعال ، فقد ينتج عن الاختراع أيضًا أكثر من 40 مليار متر مكعب من المياه العذبة سنويًا بحلول عام 2050.
وقال الدكتور تشيان هوانغ ، الباحث الفخري في قسم الهندسة الكيميائية ومؤلف الدراسة الجديدة: "هذا التصميم المبتكر لديه إمكانات كبيرة لتحسين أداء الألواح الشمسية بشكل كبير مع توفير فعالية من حيث التكلفة والتطبيق العملي".
تم تصميم الأوراق الاصطناعية للتخلص من الحاجة إلى المضخات والمراوح وصناديق التحكم والمواد المسامية باهظة الثمن. كما يوفر الطاقة الحرارية ، ويتكيف مع ظروف الطاقة الشمسية المختلفة ، ويتحمل درجات الحرارة المحيطة.
وقال كريستوس كريستال ، رئيس مختبر عمليات الطاقة النظيفة ومؤلفة الدراسة: "يمكن أن يساعد تنفيذ هذا التصميم المبتكري في تسريع انتقال الطاقة العالمي مع مواجهة تحديين عالميين ملحة: ارتفاع الطلب على الطاقة والمياه العذبة". قال ماركيدس.
تعتمد الأوراق الكهروضوئية على أوراق حقيقية وتحاكي عملية النتح ، مما يسمح للمصنع بنقل المياه من الجذور إلى أطراف الأوراق.
وبهذه الطريقة ، يمكن أن يتحرك الماء وتوزيعه وتبخره من خلال أوراق PV ، بينما تحاكي الألياف الطبيعية حزم الوريد للأوراق ، ويحاكي هيدروجيل خلايا الإسفنج لإزالة الحرارة بكفاءة من خلايا PV الشمسية.
في أكتوبر 2019 ، طور فريق من العلماء في جامعة كامبريدج "ورقة اصطناعية" يمكن أن تنتج غازًا نقيًا يسمى غاز التوليف باستخدام ضوء الشمس فقط وثاني أكسيد الكربون والماء.
بعد ذلك ، في أغسطس 2020 ، طور باحثون من نفس المؤسسة ، مستوحاة من التمثيل الضوئي ، "أوراق اصطناعية" عائمة يمكنها استخدام ضوء الشمس والماء لإنتاج وقود نظيف. وفقًا للتقارير في ذلك الوقت ، ستكون هذه الأجهزة المستقلة خفيفة بما يكفي لتطفو وتكون بديلاً مستدامًا للوقود الأحفوري دون تناول الأراضي مثل الألواح الشمسية التقليدية.
هل يمكن أن تكون الأوراق هي الأساس للابتعاد عن الوقود الملوث وتجاه خيارات أكثر خضرة؟
يتم تبديد معظم الطاقة الشمسية (> 70 ٪) التي تضرب لوحة PV التجارية على أنها حرارة ، مما يؤدي إلى زيادة في درجة حرارة التشغيل وتدهور كبير في الأداء الكهربائي. عادة ما تكون كفاءة الطاقة الشمسية للألواح الكهروضوئية التجارية أقل من 25 ٪. نوضح هنا مفهوم الشفرة الضوئية الكهروضوئية الهجينة مع بنية النتح المحاكاة الحيوية مصنوعة من مواد صديقة للبيئة ، غير مكلفة ومتاحة على نطاق واسع للتحكم الفعال في درجة الحرارة السلبي والتكاثر. لقد أثبتنا تجريبياً أن النتح المحاكي الحيوي يمكن أن يزيل حوالي 590 واط/م 2 من الحرارة من الخلايا الكهروضوئية ، ويقلل من درجة حرارة الخلية بحوالي 26 درجة مئوية عند 1000 واط/م 2 ، ويؤدي إلى زيادة نسبية في كفاءة الطاقة بنسبة 13.6 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تستخدم شفرات PV بشكل تآزري الحرارة المستردة لتوليد حرارة إضافية ومياه عذبة في نفس الوقت في وحدة واحدة ، مما يزيد بشكل كبير من كفاءة استخدام الطاقة الشمسية الإجمالية من 13.2 ٪ إلى أكثر من 74.5 ٪ وتوليد أكثر من 1.1 لتر/ ساعة . / M2 من الماء النقي.