Cercetătorii de la Imperial College London au inventat o nouă structură asemănătoare frunzelor care poate colecta și genera energie solară fotovoltaică și poate produce apă proaspătă, mimând procesul care are loc în plantele reale.
Denumită „Foaie fotovoltaică”, inovația „folosește materiale ieftine care ar putea inspira o nouă generație de tehnologii de energie regenerabilă”.
Studiile au arătat că frunzele fotovoltaice „pot genera cu peste 10% mai multă energie electrică decât panourile solare convenționale, care pierd până la 70% din energia solară în mediu”.
Dacă este utilizată eficient, invenția ar putea produce, de asemenea, peste 40 de miliarde de metri cubi de apă dulce pe an până în 2050.
„Acest design inovator are un mare potențial de a îmbunătăți semnificativ performanța panourilor solare, oferind în același timp rentabilitate și caracter practic”, a spus dr. Qian Huang, cercetător emerit la Departamentul de Inginerie Chimică și autor al noului studiu.
Frunzele artificiale sunt concepute pentru a elimina nevoia de pompe, ventilatoare, cutii de control și materiale poroase scumpe.De asemenea, furnizează energie termică, se adaptează la diferite condiții solare și tolerează temperaturile ambientale.
„Implementarea acestui design inovator al plăcilor poate ajuta la accelerarea tranziției energetice globale, abordând în același timp două provocări globale presante: creșterea cererii de energie și apă dulce”, a declarat Christos Kristal, șeful Laboratorului de procese energetice curate și autor al studiului.spuse Markides.
Frunzele fotovoltaice se bazează pe frunze reale și imită procesul de transpirație, permițând plantei să transfere apa de la rădăcini la vârfurile frunzelor.
În acest fel, apa se poate mișca, distribui și evapora prin frunzele fotovoltaice, în timp ce fibrele naturale imită mănunchiurile de vene ale frunzelor, iar hidrogelul imită celulele unui burete pentru a elimina eficient căldura din celulele solare fotovoltaice.
În octombrie 2019, o echipă de oameni de știință de la Universitatea din Cambridge a dezvoltat o „frunză artificială” care poate produce un gaz pur numit gaz de sinteză folosind doar lumina soarelui, dioxid de carbon și apă.
Apoi, în august 2020, cercetătorii din aceeași instituție, inspirați de fotosinteză, au dezvoltat „frunze artificiale” plutitoare care pot folosi lumina soarelui și apa pentru a produce combustibil curat.Potrivit rapoartelor de la acea vreme, aceste dispozitive autonome ar fi suficient de ușoare pentru a pluti și ar fi o alternativă durabilă la combustibilii fosili, fără a ocupa teren ca panourile solare tradiționale.
Pot frunzele să fie baza pentru îndepărtarea de combustibili poluanți și către opțiuni mai curate și mai verzi?
Cea mai mare parte a energiei solare (>70%) care lovește un panou fotovoltaic comercial este disipată sub formă de căldură, rezultând o creștere a temperaturii sale de funcționare și o deteriorare semnificativă a performanței electrice.Eficiența energiei solare a panourilor fotovoltaice comerciale este de obicei mai mică de 25%.Aici demonstrăm conceptul unei lame fotovoltaice de poligenerare hibridă cu o structură de transpirație biomimetică realizată din materiale ecologice, ieftine și disponibile pe scară largă pentru controlul pasiv eficient al temperaturii și poligenerare.Am demonstrat experimental că transpirația biomimetică poate elimina aproximativ 590 W/m2 de căldură din celulele fotovoltaice, poate reduce temperatura celulei cu aproximativ 26°C la o iluminare de 1000 W/m2 și poate duce la o creștere relativă a eficienței energetice de 13,6%.În plus, lamele fotovoltaice pot folosi în mod sinergic căldura recuperată pentru a genera căldură suplimentară și apă proaspătă în același timp într-un singur modul, crescând foarte mult eficiența totală de utilizare a energiei solare de la 13,2% la peste 74,5% și generând peste 1,1 L/h. ./ m2 de apă pură.
Ora postării: 29-aug-2023