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

چهار دروغ بزرگ به نام علم!

واگذاری سرخابی‌ها منتظر مصوبه هیات وزیران

چرا اضافه وزن به افسردگی منجر می‌شود؟

پنج پیشنهاد برای خروج مسکن از رکود

کارکرد محافظتی مولکول ضدپیری

شتر؛ گنجی در دل کویر

بازی دو سر باخت، نتیجه بلوف نفتی عربستان علیه ایران

بزرگترین چالش‌ شهرهای هوشمند چیست؟

کودکان در فضای مجازی به چه محتوایی نیاز دارند؟

"دارو" در کشاکش ارز، نقدینگی و تحریم

گام اول برای تامین رضایت مردم ایجاد احساس عدالت است

مردم ایران هدف تحریم هستند

حواشی شغلی به نام "خانم جلسه‌ای"

«غذای ایرانی» عامل تقویت روابط فرهنگی ایران و اسپانیا

چرا کشورها ذخایر طلایشان را برمی‌گردانند؟

جو روانی، بازار داروهای تقلبی را گرم می کند

خطرات مصرف محصولات بدنسازی را جدی بگیرید

بن‌بست عاطفی از علل خودکشی جوانان

آب کرفس چه خواصی برای سلامتی دارد؟

اختراع دو دانش آموز ایرانی برای سالمندان

برای کاهش خطرات امواج موبایل چه کنیم؟

تاثیر مصرف خشکبار بر کاهش وزن

کاهش وزن؛ اساسی‌ترین اقدام درمانی کبد چرب

علت «افسردگی» در فصول پاییز و زمستان چیست؟

شینهوا: آمریکا به دنبال مشکل تراشی برای اقتصاد ایران است

چرا غلات کامل برای سلامتی مفیدند؟

حضرت محمد(ص)؛ مروج گفتمان آزادگی و هدایت گر سعادت ابدی

تحلیلگر آمریکایی: ترامپ هیچ راهبرد واقعی درباره ایران ندارد

در روز خداحافظی شریعتمداری و خوشامدگویی به رحمانی چه گذشت؟

تلاش آلمان برای ادامه تجارت با ایران

مصرف «گل» در جوانان افزایش یافته است

جنگ و محیط زیست

راهکارهای نصب و استفاده از وسایل گرمایشی

توضیح سازمان غذا و دارو درباره نیترات در سیب زمینی

پدیده "افزایش دمای اقیانوس‌ها" دست کم گرفته شده است

برگ برنده وزارت نفت برای جذب سرمایه داخلی در دوران تحریم چیست؟

سی ویژگی جهان‌سومی‌ها از نظر سریع‌القلم

زنان سرپرست خانوار و ضرورت یک چتر حمایتی

تاثیر یک گیاه دارویی در خلق و خو

گردشگری دانشگاهی به مثابه یک سیاستگذاری علمی

کلاهبرداری از شهروندان با ربات صیغه‌یاب

شناسایی سه نوع جدید افسردگی

13 آبان؛ روز تاریخ ساز

تاثیر نوعی روغن در کاهش کلسترول بد خون

نترسید و چرندیات را به چالش بکشید!

آمریکا نظام مالی جهان را به امپراطوری سری خود تبدیل کرده است

اینترنت پرسرعتی که سوخت می‌شود!

اولویت سیاست خارجی ایران؛ تحکیم روابط با همسایگان

آیا میزان ثروت در طول عمر افراد نقش دارد؟

ساخت نانوسامانه‌هایی برای پیشگیری و درمان بیماری‌های سیستم عصبی