الرئيسية - المساحة الإخبارية - خطوة واعدة نحو تحقيق طاقة شمسية على مدار الساعة

خطوة واعدة نحو تحقيق طاقة شمسية على مدار الساعة

إذا كان مصير الطاقة الشمسية أن تصبح المصدر الأول للكهرباء حول العالم، فإننا سنكون بحاجة لطرقٍ رخيصة الثمن من أجل تخزين تلك الطاقة في حال سطوع الشمس، وقد أُعلِنَ مؤخراً في تقريرٍ نُشِر في مجلة Science عن خطوةٍ كبيرة ومهمة لإنشاء نظام مماثل. طور الباحثون جهازاً يحول وبكفاءةٍ عالية وكلفةٍ صغيرة الطاقة في أشعة الشمس إلى هيدروجين، الذي يعتبر سهل التخزين ويمكن استخدامه كوقود.

صنع Michael Graetzel، مدير مَخبر الضوئيات في جامعة البوليتكنيك Polytechnique  في سويسرا، مع زملائه جهازاً يستخدم الكهرباء مع مواد وسيطة مُحفّزة لتشكيل الهيدروجين والأكسجين من الماء. يُعرف هذا النوع من الأجهزة باسم “مُجزئ المياه”، ويتميز هذا الجهاز الجديدة بكفاءته العالية حيث يستخدم مواد رخيصة الثمن ووفيرة، فضلاً عن بسهولة صنعه.

أمضى الباحثون عدة عقود في سعيهم وراء تصنيع مُجزئ مياه يعمل على الطاقة الشمسية، حيث أظهر العديد من النماذج في جزء أو جزأين من الجهاز عملاً واعداً، ولم يصنع أحد من قبل نظاماً عملياً كاملاً.

يُعتبر الجهاز الجديد مُثيراً للاهتمام، فهو يُحقق ثلاثة من الشروط الأربعة المَطلوبة في أي جهاز عملي: الكفاءة العالية، الكُلفة الصغيرة، واستخدام المواد المتوافرة بكثرة (لكي يتم استخدامه على نسقٍ واسع). تَكمُن الخطوة التالية في السعي لتحقيق الشرط الرابع – وهو الاعتمادية. يَستخدم الجهاز خلايا شمسية جديدة ذات جهد عالي نسبياً، وموجودة  لتوليد الكهرباء المطلوبة، مع مواد مُحفزة بسيطة جديدة صغيرة الكُلفة أساسها النيكل والحديد للالكترودين الاثنين – أحدهما ينتج الهيدروجين والآخر يُنتج الأكسجين.

صنعت المواد المُحفزة استناداً على عملٍ سابق أظهر أن هيدروكسيد النيكل يُعتبر مادةً مُحفزة واعدة، وإضافة الحديد إليه يُحسنه. أضاف الباحثون الحديد إلى هيدروكسيد النيكل لتشكيل بنية طبقية، ووضعت المادة المحفزة على “رغوة” مسامية من النيكل  لزيادة مساحة السطح الذي سيتم عليه التفاعل وبالتالي تسريع العملية.

تستخدم الخلايا الشمسية مادة سهلة التصنيع وزهيدة الثمن تُعرف باسم بيروفيسكت Perovskite – مُرّكب معدني ذو صيغة (CaTiO3) أكسيد كالسيوم تيتانيوم – حيث يتم تداولها بشدة بسبب كفاءتها العالية، كما أنها أصبحت مصدر اهتمام كبير في الأوساط البحثية العلمية خلال السنوات الأخيرة.

يُخزّن مجزئ المياه الشمسي 12.3% من طاقة أشعة الشمس على شكل هيدروجين. قد تبدو هذه الكمية قليلة، لكن مُعظم الخلايا الشمسية تُحوّل 16% فقط من طاقة أشعة الشمس إلى كهرباء، وذلك دون إضافة خطوة تحويل الطاقة إلى هيدروجين سهل التخزين.

يحتاج الجهاز إلى المزيد من العمل قبل أن يُصبح عملي وقابل للاستخدام. أحد الأسباب هو عدم استمرار عمل  الخلايا الشمسية إلا لبضع ساعات. لا يدري الباحثون سبب توقف عمل مواد البيروفيسكت بسرعة، لكنهم يقومون بتحقيق تقدمٍ لتطوير عمل هذه المواد، مثل إضافة طبقة من الكربون أو تحسين طريقة إحكام الخلايا الشمسية حول العناصر. أوجد الباحثون عن جديد خلية بيروفيسكت شمسية استمرت لأكثر من شهر.

المصدر: MIT Technology Review

عن Michel Aractingi

Avatar
طالب هندسة كهرباء في جامعة البلمند

2 تعليقان

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

x

‎قد يُعجبك أيضاً

[الاحتباس الحراري] تزايد قلق وغير متوقع لمُستويات غاز ثاني أوكسيد الكربون CO2

تتزايد التحذيرات والأنباء غير السارة المتعلقة بقضايا تغير المناخ والاحتباس الحراريّ والناتجة بشكلٍ أساسيّ عن ...