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

خودشناسی؛ راهی برای زندگی شادتر

شایع‌ترین بیماری ژنتیکی در غرب تا حد زیادی ناشناخته‌ است

کاهش جمعیت: بحران جدید پیش روی چین

چطور از ورم پا در سفر هوایی پیشگیری کنیم؟

افزایش قدرت امواج اقیانوس‌ها دراثرِ گرمایش زمین

وقت بیشتر و هزینه کمتر در سفر به کرمان

پارادایس، نمایشی تلخ از بهشتی که خاکستر شد

چگونه تنفس مناسب موجب تندرستی می‌شود

جنگل ها تا چه حد می توانند با تغییرات اقلیمی مبارزه کنند؟

پرستاری حلقه اصلی بهبود بیماران است

استفاده از نشاسته کاساوا برای تغذیه‌ جهان

خواب کمتر از 6 ساعت موجب افزایش خطر ابتلا به بیماری قلبی عروقی می‌شود

چرا باید از مصرف خودسرانه مکمل‌های ویتامینی پرهیز کنیم؟

کفه سنگین اقتصاد در ترک تحصیل

چند راهکار برای جلوگیری از هدررفت آب

نگاهی به گرم شدن بی‌ سابقه اقیانوس‌ ها و علل آن

سطح‌ نشین قمری چین موفق به رشد پنبه روی سطح ماه شد

افزایش کربن خاک: راهکاری برای مدیریت تغییرات اقلیمی

عراق؛ ظریف و ترامپ

استفاده از مسکن ها عفونت روده را تشدید می کنند

فناوری هوشمند ما را کندذهن می‌کند؟

جهان‌های موازی و جهان‌های چندگانه: نگاهی جامع به نظریه‌ها و مفاهیم

فروپاشی یخچال‌های طبیعی: تهدیدی برای منابع آبی آسیا

نیمه‌‌ پنهان ماه و هدف فعلی از کاوش بشر روی آن

شیرین کننده‌های غیرشکری برتری مشهودی ندارند

تأثیر نامطلوب سدهای بزرگ بر جنگل‌های گرمسیری

رشد چشمگیر آمار ایدز میان نوجوانان ایرانی

با طراحی باغ عمودی مسکونی بیروت آشنا شوید

«ازدواج»؛ مشکلی با هزار درمان بی‌نتیجه

سرطان: علائم، تشخیص و درمان

گردن درد از پیامدهای نامطلوب نشستن جلوی کامپیوتر

درباره پدیده ذهن‌ آگاهی چه می‌دانیم؟

استمرار قیام عاشورا با روشنگری حضرت زینب(س)

چرا ازدواج کودکان در برخی مناطق ایران مرسوم است؟

بیماری صرع: علت‌ها، علایم و درمان

آیا دوستان فیسبوکی می‌توانند موجب بیماری فرد شوند

داستان برند: کداک، پیش‌گام دنیای عکاسی و نماد شکست در برابر تحول دیجیتال

خلق‌وخوی بد: مسئله‌ای فراتر از حالت منفی ذهن

صافی دیالیز اطفال در هلال احمر تولید شد

صفری که حذفش به قبولی در اقتصاد کمکی نمی‌کند

چگونگی درمان یک سرطان شایع زنان

دخترانی که تمایلی به "بله گفتن" ندارند...

علت تفاوت گونه‌های مختلف چیست

معاهده پاریس اهرمی برای کاهش اثرات تغییرات اقلیم

پایش «گرد و غبار» با داده های ماهواره ها

رسانه‌ها بدانند خودکشی شیوع ندارد اما واگیردار است

اگر کسب و کارتان برایتان مهم است، هفت دقیقه برایش وقت بگذارید

داستان برند: تخفیفان، تخفیفی که به گروه بودن ما گره خورده

روش‌ها و مزایای ماساژ کف پا

بیوگرافی: جان دی. راکفلر؛ تاجر نفتی و ثروتمندترین فرد تاریخ معاصر