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

چند توصیه برای پیشگیری از نیش حشرات در فصل گرما

ترجمه گریه کودکان با کمک هوش مصنوعی

نقش بیمه در تضامین و حمایت از سرمایه گذاری داخلی

جشنواره های بومی محلی؛ فرصتی برای فراغت های هیجان انگیز

دلایل "واپس زدگی" ازدواج در جوانان

بایدها و نبایدهای مقابله با ریزش مو

ارتباط کمبود ریزمغذی‌ها با افت کیفیت خواب

استفاده از ژن‌های پرش‌کننده برای اصلاح اشتباهات ژنتیکی ژنوم

اخترزیست‌شناسی: حیات فراتر از زمین

وسعت آلودگی پلاستیکی اعماق اقیانوس‌ها فراتر از تصور است

موفقیتی بی‌سابقه در ویرایش مستقیم ژن‌های سلول‌های بنیادی

ارتباط اختلالات متابولیکی با الگوی نامنظم خواب

دانشمندان راهی برای نجات گربه شرودینگر یافته‌اند

3 توصیه مهم برای سلامت قلب زنان

انتخاب رهبر برای ارکستر ملی، مسکن یا درمان

ساخت قرنیه مصنوعی با کمک فناوری چاپ 3 بعدی

مخاطره برجام و فرار طرف های مقابل از اجرای تعهد

درون ذهن شکارچی:‌ چه کسی دوست دارد یک شیر را به قتل برساند؟

احیای سلول‌های آسیب‌دیده قلب به‌کمک سلول‌های بنیادی جفت

عادت‌هایی که به استخوان‌ها آسیب می‌زنند

ای ‌پس ازسوء القضا حسن القضا

دانشمندان به چگونگی ویرایش خاطرات نزدیک‌تر شده‌اند

دو عارضه مهم کمبود "یُد" / علایم کم‌کاری و پرکاری تیروئید

نقش چای در کاهش خطر سکته مغزی

ثواب صله رحم در قاب احادیث

روزگار سپری شده سحرخوانی

خاطرات حین خواب از طریق امواج مغزی تقویت می‌شوند

تشریح بزرگ‌ترین برنامه کنترل جمعیت تاریخ ایران

چرایی افزایش حشرات در استان تهران؛ از پروانه‌ها تا ملخ‌ها

قابلیت تکامل سلول‌های نابالغ به سلول‌های بنیادی

معرفی کتاب شیوه گرگ اثر جردن بلفورت

انقلاب علمی چین؛ بخش دوم: تحول آینده پاکستان و سریلانکا

فعالین سیاسی برای پیروزی در جنگ امید چه می گویند

لغو امتیاز تنباکو؛ ضربه سهمگین بر پیکره استعمار

ابداع روشی متفاوت برای نمک‌زدایی آب

تماشا کنید: رویای ثروتمندترین مرد جهان برای تسخیر فضا

موفقیت پژوهشگران در تولید انرژی برق از آسمان شب

هنگام اتصال به وای فای عمومی چه نکته‌هایی باید رعایت شود؟

هرآنچه باید در مورد هویت برند بدانید

گزارش مهم سازمان ملل: یک میلیون گونه جانوری در آستانه انقراض هستند

ایران و آمریکا در مقابل امتحانی سخت

سفر به زهره؛ داغ‌ترین سیاره منظومه شمسی

چگونه برندها مشهور می‌شوند؟

کشف جهش ژنتیکی جدیدی که موجب کاهش ترس و اضطراب می‌شود

سمپاشی علیه ملخ ها ، خوب یا بد

عواقب حذف سپرهای امنیتی برای کاربران

پیش‌بینی زمان مرگ با حس بویایی

ایمن سازی زنان معتاد با سرنگ حمایت های اجتماعی

تاریخچه ناگفته هوش مصنوعی؛ انسان‌هایی که ماشین‌های هوشمند را ساختند

بحران زیست‌محیطی؛ پیامد جنگل‌زدایی در کره شمالی