دراسة: ألواح المفاعلات الضوئية العالية الكفاءة تنتج وحدات غير مكلفة لجمع الطاقة الشمسية
تاريخ النشر: 13th, July 2023 GMT
على مدار السنوات القليلة الماضية، تم تطوير تكنولوجيا التمثيل الضوئي الاصطناعي بشكل كبير، مما أدى إلى زيادة كفاءة الخلايا الشمسية الاصطناعية وتحسين أدائها. وتم تطوير مواد جديدة لصنع هذه الخلايا، مما يسمح بتحسين كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
ويعني التمثيل الضوئي الاصطناعي أن التفاعلات الكيميائية تتم بمساعدة ضوء الشمس، وكما هي الحال في الطبيعة، يتم امتصاص الفوتونات بواسطة مادة نشطة ضوئيا وتستخدم طاقتها لدفع تفاعل كيميائي مباشرة.
وأحرز باحثون من معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) وشركاؤهم الكنديون تقدما كبيرا في انتقال الطاقة مع الهيدروجين المتولد على الأسطح، ونشرت نتائج دراستهم في دورية "جول" (Joule) يوم 21 يونيو/حزيران الفائت.
وحتى الآن، تم استخدام هذه التقنية بشكل أساسي في المختبر، لأن تكاليف إنتاج الهيدروجين الشمسي كانت مرتفعة للغاية.
يتناول مفهوم المفاعل الضوئي الذي قدمه الفريق تحديا مزدوجا: فهو يتكون من ألواح بوليمر مجهرية مطلية بالألمنيوم لتحقيق انعكاسية عالية، كما أنه يوفر ظروف التشغيل المثلى ويضمن النقل الفعال للضوء إلى المحفز الضوئي على مدار اليوم.
وتتكون وحدة المفاعل الضوئي الفعال للاستخدام العملي بشكل أساسي من مكونين: محفز ضوئي مناسب يقود التفاعل الكيميائي ومفاعل ضوئي يحتوي على المحفز الضوئي والمواد الأولية للتفاعل الكيميائي.
ويقول بول كانط من معهد كارلسروه للتكنولوجيا لهندسة العمليات الدقيقة (IMVT) في بيان صحفي للمعهد "هناك العديد من المحفزات الضوئية المعروفة. يمكن استخدامها لتحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين أو لإنتاج وقود محايد مناخيا من الماء وثاني أكسيد الكربون".
ويضيف "في الحالة المثالية، يجب أن يوجه المفاعل الضوئي ضوء الشمس الساقط إلى المحفز الضوئي مع عدم وجود أي خسائر تقريبا، بغض النظر عن مصدره أو مكان وضع الشمس".
ويستطرد "علاوة على ذلك، يجب أن تضمن بنية ومادة المفاعل الضوئي التشغيل الأمثل للمحفز الضوئي، مثل درجة الحرارة المناسبة عند امتصاص الضوء".
يعتقد كانط أن الاستخدام الواسع لوحدات المفاعل الضوئي الجديدة لإنتاج الهيدروجين أو الوقود على الأسطح أو في المزارع الشمسية قد يكون إحدى الفرص التكنولوجية الكبيرة للبشرية في مكافحة أزمة المناخ. مع ذلك، فإن كفاءة التفاعل الكيميائي العالية هي شرط يجب تحققه قبل أن يصبح التمثيل الضوئي الاصطناعي تقنية فعالة.
ووفقا لتقديرات الباحثين الأولى، تبلغ تكلفة المتر المربع لوحدة المفاعل الضوئي حوالي 22 دولارا أميركيا. وفي حال نجاح تطوير هذه المفاعلات لتوليد الهيدروجين والوقود، فإن هذه التقنية قد تكون واحدة من الحلول الهامة لأزمة الطاقة وتغير المناخ.
وفي الوقت الحالي، يعمل الفريق على تطوير محفز ضوئي يحلل الماء بكفاءة إلى هيدروجين وأكسجين، وسيتم دمجه في المفاعلات الضوئية، كما تتم دراسة الإنتاج الضخم للألواح الجديدة المعتمدة على تقنية المفاعل الضوئي.
المصدر: الجزيرة
إقرأ أيضاً:
نقلة نوعية تنتظرها مصر.. مشروع «أبيدوس 1» للطاقة الشمسية الأكبر بالشرق الأوسط
قال عوض الغنام، مراسل قناة إكستر نيوز، إن رئيس مجلس الوزراء الدكتور مصطفى مدبولي أجرى زيارة هامة لمحافظة أسوان، وتحديدًا إلى مدينة كوم أمبو، حيث يوجد مشروع غابة من الألواح الشمسية، وقد تم تدشين مشروع محطة «أبيدوس 1» للطاقة الشمسية بحضور رئيس الوزراء وعدد من الوزراء المعنيين بملف الطاقة.
وأضاف، خلال رسالته على الهواء، أن هذه الغابة تمثل نقلة نوعية كبيرة تنتظرها مصر في مجال إنتاج الطاقة المتجددة، إذ يتجاوز عدد الألواح الشمسية في هذه الغابة المليون لوح أو خلية شمسية، مما يتيح إنتاج طاقة وفيرة للغاية تحتاجها مصر في هذا التوقيت، كما تم إنفاق أكثر من 5 ملايين ساعة عمل للوصول إلى هذه النقطة.
وأشار إلى أن هذا المشروع يعد الأكبر في الشرق الأوسط، وسيضع مصر في مصاف الدول الرائدة التي تعتمد على الطاقة المتجددة، بالإضافة إلى ذلك، هناك دور كبير للقطاع الخاص الذي يسمح به النظام المصري للاستثمار في هذا المشروع وغيره من مشروعات الطاقة، ويُعد هذا المشروع تتويجًا للعلاقات الإيجابية المتنامية في مجالات متعددة مع الإمارات، بما في ذلك الخبرات والعمالة المصرية.
وأكد أن مصر ربما تعتمد على أكثر من 42% من الطاقة المتجددة في الشبكة القومية لإنتاج الكهرباء بحلول عام 2035.
برلماني: مش معقول كل ما الحكومة تتنزنق تلجأ للاقتراض