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:
مزيج من الهاتف واللابتوب.. هواوي تبتكر مفهوم الكمبيوتر الهجين
دفعت هواوي Huawei، حدود الابتكار في تصميم الهواتف القابلة للطي، حيث اختبرت مجموعة واسعة من المفاهيم بدءا من الأجهزة القابلة للطي على شكل كتب أو القابل للطي رأسيا بتصميم صدفي، بالإضافة مفاهيم ثلاثية الطي، وأخيرا الهواتف القابلة للطي بشاشة الجانبية.
ووفقا لما نشره أحد المسربين على موقع Weibo، تعمل هواوي على تطوير جهاز كمبيوتر جديد يحمل “عامل شكل جديد غير متوقع”، يبدو أن الجهاز سيكون مزيجا من أجهزة الكمبيوتر الشخصية والكمبيوتر اللوحي والهاتف المحمول، لكن لا توجد صور لتوضح بشكل دقيق ما يعنيه ذلك.
إذا كان التسرب صحيحا، فمن المتوقع أن يعمل جهاز الكمبيوتر الغامض بنظام تشغيل هواوي HarmonyOs، وهو إصدار من نظام التشغيل الداخلي المصمم للابتعاد عن جذور أندرويد، إلا أن النظام لم يتم تحسينه بالكامل بعد، مما يعني أن هواوي قد تواجه بعض التحديات في حل المشكلات قبل الإطلاق التجاري.
يمثل المعالج علامة استفهام كبيرة أخرى، حيث يدعي التسرب أن الجهاز سيستخدم شريحة جديدة من هواوي، لكن التفاصيل المتعلقة بها نادرة.
ومع ذلك، كشف تقرير منفصل الأسبوع الماضي عن معالج كمبيوتر يسمى Kirin X90 مؤخرا في قائمة صينية، وقد يستخدم الكمبيوتر القادم هذه الشريحة نفسها.
ومع ذلك، إذا كانت هذه هي الشريحة المقصودة، فلا تتوقع أداء متطور، حيث يشاع أنها تعتمد على تقنية تصنيع 7 نانومتر من شركة SMIC، والتي تتخلف عن أحدث الرقائق من آبل و كوالكوم و إنتل.
تمتلك هواوي تاريخ حافل بتجربة تصاميم جرئية، وغالبا ما تطلقها بكميات محدودة، إذا كان هذا الكمبيوتر الهجين حقيقيا، فقد يكون عرضا تقنيا أكثر من منتجا تجاريا واسع الانتشار.
ومع ذلك، إذا تمكنت هواوي من دمج وظائف الكمبيوتر والجوال والكمبيوتر اللوحي في جهاز واحد سلس، فقد يعيد تعريف ما يمكن أن يكون عليه الكمبيوتر الشخصي كما نعرفه.
قصف متواصل وعمليات جديدة للطيران الأمريكي في 6 محافظات يمنية ..تفاصيل