راه ترقی

آخرين مطالب

تبدیل نور خورشید و آب به هیدروژن و برق! مقالات

تبدیل نور خورشید و آب به هیدروژن و برق!

  بزرگنمايي:

راه ترقی- یکی از روش‌های اصلی تولید هیدروژن برای سلول‌های سوختی، استفاده از فتوسنتز مصنوعی برای تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن است، اما این دستگاه‌ها هنوز در بهره‌وری دچار مشکل هستند.

اکنون یک دستگاه ترکیبی جدید ممکن است با تولید هیدروژن و برق، قادر به بازیابی مقداری از انرژی تجزیه که هدر می‌رود، باشد.

گام‌های بزرگی در راه تولید هیدروژن از فتوسنتز مصنوعی، بهبود بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و توسعه سیستم‌های هوشمند برای آن، مانند راهروهایی که در اقیانوس شناور می‌شوند و هیدروژن را از آب به دست می‌آورند، برداشته شده است.

اما علی‌رغم این پیشرفت‌ها، بازدهی و بهره‌وری همچنان یک مشکل است. بسیاری از دستگاه‌های فتوسنتز مصنوعی در مقایسه با سیستم‌های فتوولتائیک رایج که اغلب نرخ تبدیل آنها 20 درصد است و تا 45 درصد افزایش یافته است، تنها می‌توانند درصدی تک رقمی از نور خورشید را که به آنها برخورد می‌کند، استفاده کنند.

محققان دانشگاه برکلی و مرکز مشترک فتوسنتز مصنوعی (JCAP) در مطالعه جدید خود، اجزای غیر سیلیکونی دستگاه‌های تجزیه آب را مقصر کاهش اثربخشی آنها می‌دانند.

"گیدئون سگو"، نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: استفاده از اجزای غیر سیلیکونی مثل این است که همیشه با دنده یک رانندگی کنید. انرژی که شما می‌توانید برداشت کنید، بسیار زیاد است، اما چون سیلیکون در حداکثر قدرت خود عمل نمی‌کند، اکثر الکترون‌های برانگیخته در سیلیکون جایی برای رفتن ندارند، بنابراین انرژی خود را از دست می‌دهند.

پاسخ ممکن است به طرز شگفت‌آوری ساده باشد: چرا نگذاریم که این الکترون‌ها خارج شوند؟ برای انجام این کار، محققان یک تماس الکتریکی دوم را به پشت اجزای سیلیکونی دستگاه اضافه کردند. این کار، جریان تولید شده توسط انرژی نور خورشید را تقسیم کرد و اجازه داد تا مقداری از جریان، آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه کند و مقداری از آن به عنوان برق ذخیره شود.

محققان این دستگاه جدید را سلول الکترومغناطیسی و ولتاژ ترکیبی (HPEV) نامیده‌اند.

محققان محاسبه کردند که یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی معمولی با استفاده از سیلیکون و بیسموث وانادات (bismuth vanadate) می‌تواند کارایی 6.8 درصدی داشته باشد. در حالی که یک سلول HPEV با استفاده از اجزای مشابه، 13.4 درصد انرژی خورشیدی بیشتری را به برق تبدیل می‌کند که به همراه 6.8 درصد تولید هیدروژن، سلول دارای کارایی ترکیبی 20.2 درصد خواهد بود.

محققان ابتدا طراحی HPEV خود را با اجرای شبیه‌سازی، قبل از ساخت نمونه اولیه، آزمایش کردند و به خوبی کار کرد.

این تیم قصد دارد همچنان به بهبود دستگاه و همچنین بررسی برنامه‌های دیگر، از جمله کاهش انتشار CO2 ادامه دهد.

این مطالعه در مجله Nature Materials منتشر شده است.





نظرات شما

ارسال دیدگاه

Protected by FormShield

ساير مطالب

قبای آیینی کهن بر تن متکدیان!

خوشی و ناخوشی های چهارشنبه آخر سال

بی‌وزنی بر نحوه تصمیم‌گیری فضانوردان تأثیر می‌گذارد؟

دوازده فایده و زیان موادغذایی تراریخته را بشناسید

روند افزایش دما در قطب شمال از کنترل خارج شده است

دانشمندان با نور و صدا، پلاک‌های مرتبط با بیماری آلزایمر را پاک کردند

داستان برند نستله؛ بزرگ‌ترین شرکت صنایع غذایی جهان

تشریح نحوه‌ی تاثیر امواج بر بدن انسان به تفکیک مضر یا غیر مضر

فواید مواد خوراکی حاوی پتاسیم بر سیستم عصبی و قدرت عضلات

ظرفیت حمل‌ونقل ریلی کشور به کمک فناوری افزایش می‌یابد

جوانان بی‌تجربه یا کهنه‌کاران باتجربه؟

از بیماری تا "توهم" بیماری

این پیامک‌ها را با دقت بیش‌تری بخوانید

چهارشنبه سوری از اصالت تا بدعت

آسیب به جنین از بدو شکل‌گیری بر اثر قرار گرفتن در معرض دود سیگار

فوائد مصرف روزانه سه عدد خرما برای سلامت

خواص ضدسرطانی گیاهی فراوان ولی ناشناخته

چطور می‌توان در دنیایی ناامیدکننده، شاد بود؟

مصرف غذاهای ارگانیک و کاهش خطر ابتلا به سرطان

ورزش روزانه از بروز سنگ کلیه جلوگیری می کند

زنان در خانواده فقر را بیشتر از سایر اعضا درک می کنند

ماهی‌های قرمز در قفس‌های بلورین

وقتی سرمای شدید و سوزان دریاچه‌ی بالاتون را به سرزمین یخی تبدیل می‌کند

درمان آلزایمر، دیابت و کلسترول در دست پژوهشگران ایرانی

اگر فیسبوک نباشد چه اتفاقی می‌افتد

استفاده از حیوانات اصلاح ژنتیکی‌شده برای کاهش فقر در آفریقا

آیا رژیم غذایی وگان برای حفظ سلامت قلب بهتر است؟

آیا کم‌خوابی منجر به افزایش دردهای بدن می‌شود؟

ایران ایر از کجا و چگونه شکل گرفت؟

تأثیر مخرب ترس از پشیمانی روی زندگی

احتمال پیش‌بینی نجات بیماران مبتلا به سرطان تخمدان با هوش مصنوعی

برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های انسانی برای تولید انسولین

پیشگیری از افسردگی گاهی اوقات ممکن است

چگونه استونی جای پای خود را در عرصه‌ تولید علم محکم کرد

استفاده از برگ‌های مصنوعی در محیط بیرون از آزمایشگاه

بلند کردن ساختمان توسط سوپرمن، تعبیری هجوآمیز از فیزیک

بی خوابی؛ عارضه‌ای با چند حالت عملکردی متفاوت

ایمنی طبیعی دربرابر عفونت مزیتی دارد؟

هوش مصنوعی و کپی رایت چه رابطه‌ای دارند؟

انزوای سیاست ضدایرانی ترامپ در ورشو

دوره کوتاه‌تر پرتودرمانی در مبتلایان به سرطان پروستات روشی مؤثرتر است

فضا-زمان: توهم یا واقعیت؛ نگاهی جامع به مفاهیم و نظریه‌ها

چگونه با کسی که دوستش نداریم کار کنیم

داروی جدیدی که 6 نوع سرطان را درمان می‌کند

هوای آلوده چگونه می‌تواند بر سلامت شکم تأثیر بگذارد

انواع روزه داری متناوب در رژیم غذایی

دانستنی‌های سفر به مشهد

کاردینال کمیابی که نصف ماده و نصف نر است

غم مرگ همسر ممکن است مرگبار باشد

کشف الگوهای مغزی مرتبط با خودآگاهی