کد خبر: 169421
ف
ابداع سیستمی که بدون برق، هیدروژن تولید می‌کند
یک سیستم مبتنی بر مایع، انرژی خورشیدی را ذخیره می‌کند و بدون برق، هیدروژن تولید می‌کند.

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


مرتبط ها
ارسال نظر
chapta
حداکثر تعداد کاراکتر نظر 200 ميياشد .
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.

حضرت زهرا(س) موضوع فدک را به سطح «حق مسلمانان و مشروعیت حکومت» بردند

مدیرعامل انویدیا استعفا کرد

یک کشف جدید از معادلات اینشتین درباره گرانش

۲ دنیای بکر پنهان در اقیانوس آرام کشف شد

این سیاره خورشیدی چرا گم شد؟

زمان اعلام نتایج نهایی آزمون سراسری مشخص شد

عدالت اجتماعی در دیدگاه اسلامی به معنای برابری مطلق نیست

همه عمار و مالک‌اشتر نیستند، اما هرکس در قبال حق مسئول‌ است

برای جلوگیری از عادی شدن حرام، باید قبح اجتماعی آن را زنده کرد

کنش حضرت زهرا(س)، حقیقت را به حافظه تاریخ سپرد

بیش از ۶۰ درصد مدارس کشور را خیرین ساختند

توییت صفحه فرمانده کل سپاه به مناسبت روز هوافضا و بازنشر بخشی از پیام ایشان

روایتی از زندگی و میراث شهید حسن طهرانی‌مقدم در برنامه تلویزیونی «نردبان»

انتشار یک قطعه موسیقایی جدید به مناسبت شهادت حضرت زهرا (س)

تلاش نمایش «کورش» برای بازسازی اسطوره قهرمان و پیوندزدن گذشته با اکنون

آنچه کیهان کلهر درباره کتاب «بهجت الروح» گفت

دست‌نوشته رهبر شهید انقلاب برای تقدیر از شهید حسن طهرانی مقدم

تصویر منتشرشده در رسانه‌ها تحت عنوان تست موشک در آسمان غرب تهران

ساخت نانوذرات دارویی ضدسرطان با نور خورشید در زمانی کوتاه

رقابت ۸ هزار نفر در آزمون پذیرش دانشجوی پزشکی از لیسانس ۱۴۰۵

حمایت ویژه از پژوهشگران پسادکتری در قالب طرح شهید چمران

ضرورت ایجاد فضای امن و با نشاط در مدارس سمپاد

آغاز ثبت‌نام اعتکاف دانش‌آموزی ۱۴۰۵

اپل و سامسونگ برای ورود به بازار چین دست به دامن هوش مصنوعی محلی شدند

روبات جدید گوگل آسیب نرساندن به کودکان را می‌آموزد

سند توسعه متوازن دانشگاه‌های علوم پزشکی در دست بازنگری قرار دارد

ثبت‌نام تک‌دروس دانشگاه علوم پزشکی هوشمند از ۲۳ آبان آغاز می‌شود

کشف سیاره ای که ناگهان ناپدید شد!

آزمون صلاحیت حرفه ای گروه پرستاری دی ماه ۱۴۰۵ برگزار می‌شود

تصویب ساماندهی مراکز تحقیقات و شبکه‌های تحقیقات و فناوری علوم پزشکی

دلایل افت رتبه دانشگاه‌ها در رتبه بندی‌ها چیست؟

مرکز جدید برای برگزاری آزمون الکترونیکی زبان انگلیسی «تولیمو» ایجاد شد

چرا شناخت هوش هیجانی کودکان مهم است؟

زمزمه‌های استعفای مدیر انویدیا آغاز شد

«مواد و ساخت پیشرفته» پیشران اقتدار صنعتی و ارتقای تاب‌آوری فناورانه

سناریوهای ورود با تأخیر دانشجویان نوورود گروه علوم پزشکی بررسی شد

هکرها نهاد ناظر بر امنیت مالی کره جنوبی را هک کردند

دانشگاه آزاد درباره عدم اعتبار بورسیه‌های متفرقه اطلاعیه داد

چرا سهم شیر دانش‌آموزان به ۳۰ نوبت محدود شد؟

خدمات بیمه‌ای فرهنگیان قزوین در مسیر ارتقا و تسهیل دسترسی

نهضت مدرسه‌سازی خوزستان تا مهر ۱۴۰۷ به سرانجام می‌رسد

درخشش دانش‌آموزان البرزی با کسب ۱۵ مدال علمی

مزار پنهان دختر پیامبر(ص)، تناقضی که تاریخ صدر اسلام را به چالش می‌کشد

فارسی در هند فقط زبان شعر نبود

کتاب «کهکشان نیستی» به زبان عربی ترجمه و منتشر شد

زینب طهرانی‌مقدم: شعر ما را به شناخت عمیقی از اسطوره‌های ملی می‌رساند

برای شناخت دختر پیامبر(ص)، این ۱۰ کتاب را بخوانید

شاگردی که تا پای شهادت از مکتب طهرانی‌مقدم جدا نشد

مکرون: هوش مصنوعی خطرناک باید برای کودکان ممنوع شود

تغییرات تکمیل ظرفیت دستیاری فوق تخصصی اعلام شد؛ تمدید مهلت ثبت نام

دانشجویان متأهل ملزم به بازپرداخت یکجای وام ودیعه مسکن شدند

تقویم جدید آزمون زبان انگلیسی MHLE سال ۱۴۰۵ منتشر شد

قبل از خرید قطعات آسانسور این 7 نکته را بدانید

مهلت دانشجویان الزهرا(س) برای ثبت‌نام وام تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی

اعلام نتیجه اولیه آزمون سردفتری اسناد رسمی نوبت سال ۱۴۰۴

مجموعه‌رباعی «دوستش داشته باش» سروده میلاد عرفان‌پور منتشر شد

روایت زندگینامه شهید حاج اسماعیل رضایی منتشر می‌شود

۱۵ درصد مدارس کشور در برنامه بازرسی‌های دوره‌ای قرار می‌گیرند

ارائه ۸۵ طرح دانش‌آموزی در بیست‌وهشتمین جشنواره جوان خوارزمی

تصویر منتشر شده از جاسک

تصویری از عملیات های نیروی هوایی ارتش در شب های اخیر

رژیم چنج در آمریکا رخ داد+عکس

امروز آخرین مهلت اعتراض به آزمون‌های ارشد و دکتری علوم پزشکی

نسخه پیشنهادی سند حکمرانی نظام‌های ارزیابی آموزش عالی بررسی شد

طرح نوین تغذیه با محوریت دانشجویان اجرا می‌شود

پژوهش مسئله‌محور؛ کلید استفاده واقعی از ظرفیت علمی دانشگاه‌ها

استارلینک پایان حکمرانی ارتباطات در ایران است؟

هکرها با دمای بانک خون فرانسه بازی کردند و آن را بالا بردند

تصویب کلیات آیین‌نامه جدید ارتقای اعضای هیئت علمی

دانشگاه شهید بهشتی دلایل عدم تعلق وام دانشجویی را اعلام کرد

فاز دوم آمایش آموزش عالی به‌روز شد

داریوش فرهنگ گوینده یک مستند شد

ابلاغ مصوبه جدید شرکت مجدد در آزمون دستیاری پزشکی توسط رئیس جمهور

رابرت پتینسون با چهلمین جایزه سینماتک آمریکا تجلیل می‌شود

اجرای کنسرت‌نمایش «فرهاد» در تماشاخانه نوفل لوشاتو

اجرای نمایش «خاک نشینان» در فرهنگسرای نیاوران

شکست ترامپ سوژه کارلوس لطوف شد

اهمیت آموزش اخلاق و رفتار حرفه‌ای در محیط دانشگاه به پزشکان جوان

تأکید بر حمایت از ظرفیت‌های بومی امنیت سایبری

لزوم متناسب‌سازی مستمر آموزش علوم پزشکی با نیازهای نظام سلامت

اعلام نتیجه اولیه آزمون سردفتری اسناد رسمی نوبت سال ۱۴۰۴

امروز آخرین مهلت اعتراض به آزمون‌های ارشد و دکتری علوم پزشکی

دانشگاه شهید بهشتی دلایل عدم تعلق وام دانشجویی را اعلام کرد

تصویب کلیات آیین‌نامه جدید ارتقای اعضای هیئت علمی

تصویری از عملیات های نیروی هوایی ارتش در شب های اخیر

اجرای نمایش «خاک نشینان» در فرهنگسرای نیاوران

مهلت دانشجویان الزهرا(س) برای ثبت‌نام وام تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی

ارائه ۸۵ طرح دانش‌آموزی در بیست‌وهشتمین جشنواره جوان خوارزمی

طرح نوین تغذیه با محوریت دانشجویان اجرا می‌شود

۱۵ درصد مدارس کشور در برنامه بازرسی‌های دوره‌ای قرار می‌گیرند

نسخه پیشنهادی سند حکمرانی نظام‌های ارزیابی آموزش عالی بررسی شد

فاز دوم آمایش آموزش عالی به‌روز شد

رژیم چنج در آمریکا رخ داد+عکس

تصویر منتشر شده از جاسک

ابلاغ مصوبه جدید شرکت مجدد در آزمون دستیاری پزشکی توسط رئیس جمهور

شکست ترامپ سوژه کارلوس لطوف شد

استارلینک پایان حکمرانی ارتباطات در ایران است؟

تقویم جدید آزمون زبان انگلیسی MHLE سال ۱۴۰۵ منتشر شد

داریوش فرهنگ گوینده یک مستند شد

هکرها با دمای بانک خون فرانسه بازی کردند و آن را بالا بردند

مجموعه‌رباعی «دوستش داشته باش» سروده میلاد عرفان‌پور منتشر شد

اجرای کنسرت‌نمایش «فرهاد» در تماشاخانه نوفل لوشاتو

روایت زندگینامه شهید حاج اسماعیل رضایی منتشر می‌شود

پژوهش مسئله‌محور؛ کلید استفاده واقعی از ظرفیت علمی دانشگاه‌ها

دانشجویان متأهل ملزم به بازپرداخت یکجای وام ودیعه مسکن شدند

رابرت پتینسون با چهلمین جایزه سینماتک آمریکا تجلیل می‌شود

تغییرات تکمیل ظرفیت دستیاری فوق تخصصی اعلام شد؛ تمدید مهلت ثبت نام

قبل از خرید قطعات آسانسور این 7 نکته را بدانید

تصویب ساماندهی مراکز تحقیقات و شبکه‌های تحقیقات و فناوری علوم پزشکی

مزار پنهان دختر پیامبر(ص)، تناقضی که تاریخ صدر اسلام را به چالش می‌کشد