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:
جناح الإمارات في COP29 يناقش سبل تطوير آليات التمويل المناخي
شهد جناح دولة الإمارات في مؤتمر الأطراف COP29، اليوم ثماني جلسات تمحورت حول تمويل المناخ وسبل تسريع التحول العالمي نحو مستقبل يتمتع بالحياد المناخي والمرونة للجميع.
وأكد المشاركون ضرورة توحيد الجهود لتبني الاستدامة ركيزة أساسية لمواصلة عمليات التطوير والتنمية، وخلق فرص مستقبلية جديدة لتحسين الحياة.
ودعت الجلسات التي شارك فيها نخبة من قادة الفكر إلى ضرورة العمل على تعزيز التعاون الدولي واتخاذ جميع التدابير اللازمة للتعافي من التأثيرات المناخية، وذلك عبر تحقيق التمويل العادل لقضايا المناخ من خلال بناء الشراكات الجديدة، وتعزيز الاستثمارات في المشاريع الصديقة للبيئة لتحقيق تنمية اقتصادية واجتماعية مستدامة.
وشهدت الفعاليات مشاركة مجموعة واسعة من قادة العمل المناخي في دولة الإمارات بما في ذلك مركز التمويل المناخي العالمي، وشركة “مصدر” ومبادرة (المرأة في الاستدامة والطاقة المتجددة WiSER)، وبنك HSBC، وبرنامج التمويل الإسلامي العالمي، وكلية محمد بن راشد للإدارة الحكومية.
وأكدت جلسة حشد تمويل المناخ من أجل الجنوب العالمي التي شاركت فيها سعادة شيماء قرقاش، مديرة إدارة الطاقة والاستدامة في وزارة الخارجية، وأدارتها مرسيدس فيلا مونسيرات، الرئيس التنفيذي لمركز تمويل المناخ العالمي، أن التعاون بين بلدان الجنوب يساعدها على التخفيف والتكيّف بفعالية مع اضطرابات المناخ ومعالجة الأهداف الإنمائية الشاملة الأخرى.
واستعرضت الجلسة دور التعاون بين بلدان الجنوب، لاسيما في مبادرات أفريقيا الخضراء في الوصول لحلول مناخية حقيقية من خلال “المشاريع القابلة للتمويل” التي يمكن أن توحد السياسة مع الاستثمار.
واستكشفت جلسة مناقشة الإطار العالمي للتمويل المناخي مع سعادة السفير ماجد السويدي، المدير العام والممثل الخاص لرئاسة دولة الإمارات لمؤتمر الأطراف COP28 الرئيس التنفيذي لصندوق ألتيرّا، الإجراءات اللازمة لتلبية احتياجات تمويل المناخ، وتسريع الوصول إلى الاستثمار والمساهمة في النمو الاقتصادي.
وأشار سعادته إلى تخصيص صندوق ألتيرا 5 مليارات دولار من رأس المال التحفيزي للجنوب العالمي وقال إنه ” لا يمكن أن يحدث الانتقال من مسار المليارات إلى التريليونات إلا إذا شارك القطاع الخاص في المحادثات ذات الصلة وبطريقة هادفة “.
فيما استعرضت جلسة أخرى “السندات الخضراء وتمويل الطاقة المتجددة” من خلال شركة “مصدر” والشركاء الرئيسيين للبنوك الإماراتية .
فقد نوه بروس جونسون، مدير التمويل المؤسسي والخزانة في “مصدر” إلى رؤية “مصدر” الطموحة التي تستهدف ترسيخ مكانتها قوة رائدة في مجال الطاقة المتجددة والتي أسفرت عن توجيه العوائد من السندات الخضراء السنوية لتمويل مشاريع الطاقة المستدامة.
وناقش مجلس صناع التغيير الإماراتي مع مبادرة WiSER، خلال جلسة أدارتها إيمي براشيو، النائب العالمي لرئيس شركة EY في مجال الاستدامة، تفعيل حلول التمويل المناخي المبتكرة لخدمة الجميع.
وشهدت الجلسة حواراً مفتوحاً حول حلول تمويل المناخ المبتكرة لدفع الاستثمار نحو المشاريع التي لها آثار اجتماعية وبيئية عادلة.
وشهد جناح الإمارات نقاشات ثرية حول مناقشة كيفية “إشراك الفئات المهمشة في إيجاد الحلول” إضافة إلى “نماذج لتعزيز المرونة المناخية والوصول إلى التمويل”.
ودافعت ريم المصبح، رائدة الأعمال التكنولوجية وسفيرة الشباب والمبادرة في WiSER، عن أهمية “الإرشاد، وبناء القدرات، وزيادة الوعي – لبناء الأساس وتوسيع نطاقه لإيجاد حلول أكثر تأثيرًا”.
فيما دارت نقاشات ثرية حول الانتقالات الاجتماعية الشاملة في تمويل التحول العادل عبر الجنوب العالمي بين ممثلي بنك HSBC وقادة الفكر العالمي.
وتم التركيز على ضرورة توفير دعم مالي مستدام وعادل للدول النامية التي تواجه تحديات كبيرة في تحقيق الانتقال نحو اقتصادات صديقة للبيئة.
وناقش برنامج التمويل الإسلامي العالمي للمناخ والطبيعة والتنمية كيف يوفر التمويل المدمج الوصول إلى 3 تريليونات دولار من الأصول العالمية التي تمثلها المالية الإسلامية .
وجرى التطرق إلى سياسة وتمويل سد فجوة التكيف مع التغيرات المناخية في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا من خلال مدرسة محمد بن راشد للإدارة الحكومية وبنك HSBC.
تعرض دورية لليونيفيل لإطلاق نار في جنوب لبنان