Raziskovalci v Imperial College London so si izmislili novo listno strukturo, ki lahko zbira in ustvarja fotovoltaično sončno energijo in proizvaja sladko vodo, kar posnema postopek, ki se pojavlja v resničnih rastlinah.
Poimenovan "PV list", inovacija "uporablja poceni materiale, ki bi lahko navdihnili novo generacijo tehnologij obnovljivih virov energije."
Študije so pokazale, da lahko fotovoltaični listi "ustvarijo več kot 10 odstotkov več električne energije kot običajne sončne panele, ki izgubijo do 70 odstotkov sončne energije v okolje."
Če se učinkovito uporablja, lahko izum do leta 2050 ustvari tudi več kot 40 milijard kubičnih metrov sladke vode na leto.
"Ta inovativna zasnova ima velik potencial za znatno izboljšanje učinkovitosti sončnih panelov, hkrati pa zagotavlja stroškovno učinkovitost in praktičnost," je dejal dr. Qian Huang, raziskovalec emeritusa na oddelku za kemijsko inženirstvo in avtor nove študije.
Umetni listi so zasnovani tako, da odpravljajo potrebo po črpalkah, ventilatorjih, nadzornih škatlah in dragih poroznih materialih.Omogoča tudi toplotno energijo, se prilagaja različnim sončnim pogojem in prenaša temperature okolice.
"Izvajanje tega inovativnega oblikovanja listov lahko pomaga pospešiti globalni prehod energije, hkrati pa se loteva dveh perečih globalnih izzivov: naraščajoče povpraševanje po energiji in sladki vodi," je dejal Christos Kristal, vodja laboratorija za čiste energije in avtor študije.Je rekel Markides.
Fotovoltaični listi temeljijo na resničnih listih in posnemajo proces transpiracije, kar omogoča rastlini, da prenaša vodo iz korenin na konice listov.
Na ta način se lahko voda premika, porazdeli in izhlapi skozi PV liste, medtem ko naravna vlakna posnemajo venske snope listov, hidrogel pa posnema celice gobice, da učinkovito odstranijo toploto iz sončnih PV celic.
Oktobra 2019 je skupina znanstvenikov na univerzi v Cambridgeu razvila "umetni list", ki lahko proizvede čisti plin, imenovan sintezni plin, s pomočjo samo sončne svetlobe, ogljikovega dioksida in vode.
Nato so avgusta 2020 raziskovalci iz iste ustanove, ki jih je navdihnila fotosinteza, razvili plavajoče "umetne liste", ki lahko uporabljajo sončno svetlobo in vodo za proizvodnjo čistega goriva.Glede na takratna poročila bi bile te avtonomne naprave dovolj lahke, da bi lahko lebdele in bi bile trajnostna alternativa fosilnim gorivom, ne da bi zavzeli zemljišče, kot so tradicionalni sončni paneli.
Ali so listi lahko osnova za odmik od onesnaževanja goriv in do čistejših, bolj zelenih možnosti?
Večina sončne energije (> 70%), ki zadene komercialno PV ploščo, se razprši kot toplota, kar ima za posledico zvišanje njegove delovne temperature in znatno poslabšanje električne zmogljivosti.Sončna energetska učinkovitost komercialnih fotovoltaičnih plošč je običajno manjša od 25%.Tukaj prikazujemo koncept hibridne poligeneracijske fotovoltaične rezila z biomimetično transpiracijsko strukturo, narejeno iz okolju prijaznih, poceni in široko dostopnih materialov za učinkovito pasivno nadzor temperature in poligeneracijo.Eksperimentalno smo dokazali, da lahko biomimetična transpiracija odstrani približno 590 W/m2 toplote iz fotonapetostnih celic, zniža temperaturo celice za približno 26 ° C pri osvetlitvi 1000 W/m2 in povzroči relativno povečanje energetske učinkovitosti 13,6%.Poleg tega lahko PV rezila sinergistično uporabijo obnovljeno toploto za ustvarjanje dodatne toplote in sladke vode hkrati v enem samem modulu, kar močno poveča celotno učinkovitost porabe sončne energije s 13,2% na več kot 74,5% in generira nad 1,1 l/ h ./ M2 čiste vode.
Čas objave: 29. avgusta 2023