به گزارش ثریا - نور خورشید یکی از فراوانترین منابع انرژی روی زمین است، اما ما نمیتوانیم از آن در هر کجا و هر زمان که بخواهیم استفاده کنیم. دلیل این امر این است که ذخیره انرژی خورشیدی و انتقال آن از مناطق آفتابی به مکانهایی با نور خورشید محدود هنوز پرهزینه و ناکارآمد است.
با این حال، تیمی از محققان اکنون نشان دادهاند که نور خورشید را میتوان با استفاده از مواد شیمیایی ساده درون یک مایع ذخیره کرد و بعداً در تاریکی کامل به گاز هیدروژن تبدیل کرد. به علاوه، این روش برای انتقال انرژی به سیم، باتری یا شبکههای برق نیاز ندارد.
علاوه بر این، تاکنون هیچ سیستمی با استفاده از مواد ساده و تجاری موجود، موفق به ذخیره انرژی خورشیدی و بعداً آزاد کردن آن به عنوان هیدروژن بدون هیچگونه برق خارجی نشده است. تحقیقات جدید نشان میدهد که این مانع بالاخره پشت سر گذاشته شده است.
تبدیل نور خورشید به الکترونهای ذخیره شده
این تیم تحقیقاتی سیستم خود را از دو ماده ارزانقیمت و آماده ساختند. اولی «نیترید کربن گرافیتی» است؛ پودری زرد رنگ که میتواند نور مرئی را جذب کند و به عنوان یک فوتوکاتالیست عمل کند.
دومی «متاتنگستات آمونیوم» است که خوشهای از اتمهای تنگستن و اکسیژن است که میتواند چندین الکترون را دقیقاً مانند یک باتری قابل شارژ کوچک بپذیرد و نگه دارد. این فرآیند در آبی با مقدار کمی متانول اضافه شده اتفاق میافتد.
متانول با جذب بارهای مثبت ایجاد شده هنگام برخورد نور به نیترید کربن، نقش مهمی ایفا میکند. این امر از ترکیب سریع و ناپدید شدن الکترونها جلوگیری میکند و به آنها اجازه میدهد تا ذخیره شوند. در نتیجه، سیستم، آب خالص را تجزیه نمیکند و به متانول به عنوان یک کمککننده فداکار نیاز دارد.
وقتی نیترید کربن با نور آبی روشن میشود، جفت الکترون و حفره تولید میکند و الکترونها به سرعت به خوشههای تنگستن مجاور میپرند.
با تجمع الکترونهای بیشتر، رنگ محلول به طور قابل مشاهدهای از زرد کمرنگ به آبی پررنگ تغییر میکند که نشانه واضحی مبنی بر این است که اتمهای تنگستن از حالت بار ۶+ به ۵+ کاهش مییابند و انرژی خورشیدی اکنون به صورت شیمیایی ذخیره میشود.
این انتقال به دو دلیل اصلی به خوبی انجام میشود. اول اینکه در شرایط اسیدی، سطح نیترید کربن بار مثبت پیدا میکند، در حالی که خوشههای تنگستن بار منفی دارند. بارهای مخالف، یکدیگر را جذب میکنند و دو ماده را محکم به سوی هم میکشند و به الکترونها اجازه میدهند تا به طور مؤثر بین آنها حرکت کنند.
دوم اینکه سطح انرژی آنها به خوبی با هم مطابقت دارد، بنابراین الکترونها میتوانند به طور طبیعی و بدون نیاز به فشار خارجی جریان یابند. در میان چندین ماده مشابه آزمایش شده، این ترکیب تنگستن بهترین همترازی و عملکرد را نشان داد.
آزمایش ذخیره انرژی بدون نور
هنگامی که نور خاموش میشود، انرژی ذخیره شده از بین نمیرود. محققان برای آزاد کردن آن به سادگی یک کاتالیزور پلاتین روی کربن را به محلول تیره اضافه میکنند. پلاتین نقاطی را فراهم میکند که الکترونهای ذخیره شده میتوانند با پروتونهای آب ترکیب شوند و گاز هیدروژن تشکیل دهند.
به این ترتیب، جذب نور خورشید، ذخیره انرژی و تولید هیدروژن به مراحل مختلفی تقسیم میشوند و حتی میتوانند در زمانهای مختلف اتفاق بیفتند. پس از یک ساعت قرار گرفتن در معرض نور، سیستم ۱۳.۵ میکرومول هیدروژن در تاریکی تولید کرد.
نرخ اوج تولید هیدروژن به ۳۲۲۰ میکرومول در هر گرم در ساعت رسید که بالاترین میزان گزارش شده برای یک سیستم فوتوکاتالیستی تاریک تاکنون است. آزمایشهای فضای باز زیر نور خورشید واقعی نیز کار کردند و ۹۵۴ میکرومول در هر گرم در ساعت در تاریکی تولید کردند که همه اینها بدون هیچ گونه ورودی الکتریکی انجام شد.
اندازهگیریهای پیشرفته نحوه عملکرد سیستم را تأیید کردند. مطالعات انتشار نور نشان داد که الکترونها بیشتر زنده میمانند، زیرا جایی برای رفتن دارند. طیفسنجی نیز نشان داد که اتمهای تنگستن الکترونها را زیر نور جذب میکنند.
اندازهگیریهای مغناطیسی گونههای کاهش یافته تنگستن را تنها زمانی که روشنایی رخ میداد، شناسایی کردند. این نتایج در کنار هم تأیید کردند که انرژی خورشیدی واقعاً ذخیره شده و بعداً در صورت نیاز آزاد میشود.
نویسندگان این مطالعه گفتند: این سیستم، کارایی قابل توجهی در ذخیره انرژی خورشیدی به صورت الکترون نشان میدهد.
این فناوری باید از آزمایشگاه بیرون بیاید
این کار نشان میدهد که انرژی خورشیدی را میتوان بدون مخازن فشار بالا، سرمای شدید یا برق، به صورت مایع جذب، ذخیره، منتقل و بعداً به هیدروژن تبدیل کرد.
اگر آزمایشهای آینده ثابت کنند که الکترونهای ذخیره شده به جای ساعتها، برای هفتهها پایدار میمانند، این رویکرد میتواند انرژی خورشیدی برداشت شده در مناطق غنی از خورشید را به نقاط تاریکتر جهان منتقل کند و دقیقاً در زمان نیاز به سوخت تبدیل کند.
با این حال، روش فعلی محدودیتهایی نیز دارد. به عنوان مثال، این سیستم به جای آب خالص به متانول متکی است و ذخیرهسازی طولانی مدت فراتر از مقیاسهای زمانی آزمایشگاهی هنوز اثبات نشده است.
امیدواریم تحقیقات آینده این محدودیتها را برطرف کند و در نهایت انتقال انرژی خورشیدی را از یک مفهوم امیدوارکننده به یک فناوری عملی در دنیای واقعی تبدیل کند.
این مطالعه در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
منبع : انرژی خورشید
سیامک صفری: ظرفیت بازگشت به سریالهای نوستالژیک اضافه میشود
سامانه «سادان» برای ارزشگذاری داراییهای نامشهود راهاندازی میشود
آزمون عملی علوم ورزشی در ۲۶ حوزه کشور کلید خورد
بیش از ۱۰۰ میلیارد دقیقه مکالمه و ۸۶ میلیارد پیامک تنها در ۳ ماه
شناسایی خشکیدگی درختان جنگلی با هوش مصنوعی
روند پرداخت یارانههای تغذیه دانشجویان بدون تغییر ماند
بیل گیتس: همه دولت های جهان عقب تر از هوش مصنوعی هستند
نتایج نهایی ۵ آزمون گروه علوم پزشکی منتشر شد
دانشگاه صنعتی امیرکبیر بهدنبال جذب دانشآموزان مستعد کشورهای همسایه
شبکه شعب خودرو۴۵ به ۷۸ شعبه رسید
هلیا امامی: دوست داشتم از کلیشه دختر مثبت فاصله بگیرم
لباس مدرسه فقط فرم نیست، کودک باید آن را دوست داشته باشد
به مناسبت روز سینما: روزی که دوربین شهید آوینی روایتگر جنگ شد
کتاب عروس بی نشان ها: قرار بود یک عمر کنار هم باشند، اما جنگ مهلتشان نداد
حق کودک بر حریم خصوصی؛ چالشی برای فرهنگ دیجیتال ایران
نشر در لهستان؛ انتشار بیش از ۳۱هزار عنوان کتاب در سال ۲۰۲۵
نشان درجه یک هنری به این کارگردان اهدا شد: علیرضا داوودنژاد بدترین فیلمش هم «سینما» است
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
پارادوکس رفاه و رضایت؛ چرا مدرنیته ما را شادتر نکرد؟
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
عالمی که علم و مبارزه را به سنگر امامت جمعه پیوند زد
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
حجتالاسلام قمی: مردم نمیگذارند قیمت پایان جنگ، فروختن عزت ایران باشد
جزئیات برگزاری بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
خیابان و زندگی؛ واکاوی نقش زنان در پایداری اجتماعات شبانه
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
چرا عرفانهای نوپدید برای جوان امروز جذاباند؟
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج) موقتا تغییر نمیکند؛ آغاز ایمنسازی
«اسکورت» بر صدر فروش روزانه نشست؛ استقبال از آزادی زنان زندانی
حسین علیزاده مهمان «همکلام» میشود
بازی «بومبوم» با حضور خانواده شهید طهرانیمقدم رونمایی شد
«ململ» مهمان نمایشگاه ایران نوشت شد
محرابی که منافقین را به وحشت انداخت؛ چرا مدنی باید ترور میشد؟
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
برگزیدگان بیستمین جشنواره ملی شیخ بهایی معرفی و تقدیر شدند
اعلام وجه التزام اسناد وثیقه پذیرفتهشدگان تخصصی و فوقتخصصی پزشکی
علت توقف طرح جدید تغذیه دانشجویی چه بود؟
مهلت مجدد ثبتنام در آزمون ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
ابلاغ دستورالعمل حجاب به زودی در دانشگاهها
تصمیم جدید وزارت علوم درباره ساماندهی دادههای دانشگاهی
آمار جالب از ازدواجهای دانشجویی: موفقیت ۹۴ درصد ازدواجهای دانشجویی طی ۱۲ سال گذشته
آزمونهای کاردانی مهارتی، کارشناسی ناپیوسته و سردفتری۲۰ شهریور برگزار میشود
روباتها در لهستان راهپیمایی کردند
ورود تاکسیهای خودران به ناوگان اوبر در لندن
آموزش ۶۵ هزار آموزگار ابتدایی برای استفاده از ظرفیت بازی و ورزش
وزیر آموزش و پرورش: دریافت هرگونه وجه هنگام ثبتنام در مدارس دولتی ممنوع است
برنامههای «زیست عفیفانه» از مهر در مدارس اجرا میشود
انتظار معاونت علمی از CVCها برای سرمایهگذاری در ۷هزار شرکت نوپا
کارنامه نهایی و دفترچه انتخاب رشته آزمون دستیاری منتشر شد
آلمان موشک و ۵ ماهواره به مدار زمین فرستاد
ظرفیت ۶ هزارنفری دستیاری پزشکی ۱۴۰۵؛ تعیین ظرفیت تعهد مناطق محروم
تحریم علم، رفتار علمی نیست؛ باید به دنبال مسیرهای جایگزین برای انتشار آثار محققان بود
بازنمایی قدرت نرم ایران در شرایط پساجنگ و جایزه جهانی دیپلماسی
آیا اصرار بر تفاوتهای فقهی، آب به آسیاب دشمنان وحدت اسلامی میریزد؟
انتظار، منطق دینی آمادگی تاریخی برای آینده موعود
«تحول تاریخی مفهوم فلسفه» با تقدیر از پرویز ضیاءشهابی رونمایی میشود
نگاهی به حکمرانی فضای مجازی در ایران از منظر تحلیل نهادی تنظیمگری
نظر قرآن درباره مسئولیت اجتماعی برای میانجیگری بین اختلاف زوجین
در همایش ادیان سن پترزبورگ چه گذشت؟ تاکید ایران بر مقاومت
حل موضوع حجاب با «مسئلهمندی مشترک»؛ مردم را درگیر مسئله وحدت کنیم
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
شبکه شعب خودرو۴۵ به ۷۸ شعبه رسید
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
نشان درجه یک هنری به این کارگردان اهدا شد: علیرضا داوودنژاد بدترین فیلمش هم «سینما» است
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
«اسکورت» بر صدر فروش روزانه نشست؛ استقبال از آزادی زنان زندانی
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
به مناسبت روز سینما: روزی که دوربین شهید آوینی روایتگر جنگ شد
پارادوکس رفاه و رضایت؛ چرا مدرنیته ما را شادتر نکرد؟
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.