ساخت صفحات خورشیدی رنگی برای تولید هم‌زمان برق و مواد غذایی

ساخت صفحات خورشیدی رنگی برای تولید هم‌زمان برق و مواد غذایی

733 403 نوفن حامی البرز

ساخت صفحات خورشیدی رنگی برای تولید هم‌زمان برق و مواد غذایی

 

محققان دانشگاه “کمبریج” موفق به طراحی مزارع مجهز به صفحات خورشیدی رنگی شده‌اند که همزمان با تولید برق می‌توانند مواد غذایی را نیز پرورش دهند، کاری که می تواند به محیط زیست کمک شایانی کند.

محققان در انگلیس و ایتالیا ادعا می‌کنند که از صفحات خورشیدی رنگی مخصوص می‌توان برای تولید همزمان برق و تولید محصولات زراعی استفاده کرد.

این تیم ادعا می کند که سیستم ابداعی آنها به کشاورزان اجازه می دهد تا از زمین های زراعی خود سود مالی بیشتری کسب کنند و حتی مواد غذایی با ارزش غذایی بالاتر را پرورش دهند.

به گفته آنها این صفحات خورشیدی نارنجی رنگ همزمان با اجازه دادن به عبور طول موج‌های معین که برای رشد گیاهان لازم است، طول موج های خاصی از نور را برای تولید انرژی جذب می کنند.

“پائولو بومبلی” زیست شیمیدان دانشگاه کمبریج و همکارانش صفحات خورشیدی نیمه شفاف و نارنجی رنگ را آزمایش کردند تا ببینند آیا می‌توانند به طور انتخابی از طول موج های مختلف برای تولید برق و رشد گیاهان به شکل همزمان استفاده کنند یا نه.

صفحات خورشیدی به منظور فراهم کردن امکان رشد گیاهان اجازه عبور نور نارنجی و قرمز را می‌دهند، در حالی که نور آبی و سبز را برای تولید برق جذب می کنند.

محققان با استفاده از این صفحات خورشیدی قادر به پرورش ریحان و اسفناج در گلخانه های شمال ایتالیا شدند. آنها گزارش دادند که اگرچه بازده هر دو محصول کمتر از بازده یک گلخانه استاندارد بود، اما این سیستم جدید با توجه به صرفه جویی در مصرف برق، نسبت به شرایط معمولی پرورش این گیاهان دارای مزیت مالی بود.

محققان “موسسه ملی علوم و فناوری اولسان”(UNIST) کره جنوبی در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه گروه جدیدی از کاتالیزورهای کارآمد شده‌اند که بدون در نظر گرفتن سطح پی اچ الکترولیت در طول پاسخ‌های الکتروشیمیایی مانند شکافت آب، پایداری فوق العاده‌ای را نشان می‌دهند.

شکافت آب به کلیه واکنش‌های شیمیایی که به تجزیه مولکول آب به دو عنصر تشکیل دهنده آن یعنی اکسیژن و هیدروژن منجر می‌شود، می‌گویند. با توجه به افزایش روز افزون استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت، روش‌های زیادی برای تولید هیدروژن از آب ابداع شده است که از جمله آنها الکترولیز آب یا استفاده از جلبک‌ها برای تجزیه آب است و کاتالیزورهای جدید از ترکیبات ارزان قیمت کربن و روتنیم(Ru) پایدار ساخته شده‌اند و کاتالیزورهایی کارآمد هستند و سبب بهبود عملکرد در طول پاسخ‌های الکتروشیمیایی می‌شوند.

آب خالص رسانای بدی برای برق است زیرا حاوی یون های بسیار کمی است پس بنابراین افزودن اسیدها یا بازها به آب باعث افزایش غلظت یون‌ها در محلول می‌شود و در نتیجه باعث واکنش الکتروشیمیایی می‌شود. کاتالیزورها انرژی مورد نیاز برای ایجاد واکنش شیمیایی را کاهش می‌دهند. کاهش مصرف انرژی نیز باعث می‌شود کارایی کاتالیزور افزایش یابد.

از این رو برای تسریع در استفاده تجاری از واکنش‌های مختلف الکتروشیمیایی، نیاز به کاتالیزورهایی است که بازده کاتالیزوری بالایی همراه با دوام بالا داشته باشند. پلاتین(Pt) به دلیل حرکت الکتروکاتالیستی بالایی که دارد به طور کلی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال به طور همزمان و به طور استثنایی در محیط‌های قلیایی خورنده است و متعاقباً ماندگاری ضعیفی ایجاد می‌کند. یک ماده خورنده ماده‌ای است که می‌تواند مواد دیگر را در هنگام تماس تخریب کند یا به آنها آسیب برساند که ماده خورنده می‌تواند به انواع گوناگونی از مواد شامل فلزات و ترکیبات آلی حمله کند اما مردم معمولاً از بابت تأثیر این مواد روی بافت‌های زنده نگرانی دارند چرا که این مواد می‌توانند در محل تماس سبب سوختگی شیمیایی شوند.

در این مطالعه، دانشمندان اظهار کردند که از نانوذرات روتنیم در صفحه اصلی بستر گرافیتی دو بعدی نانوذرات گرافیتی نیتروژنه استفاده کردند. دانشمندان با انجام مطالعات تخریب سریع در همه شرایط پی اچ، پایداری کاتالیزور را ارزیابی کردند. نتایج آنها نشان داد که کاتالیزور نانوذرات گرافیتی نیتروژنه عملکرد و پایداری الکتروشیمیایی بسیار بهتری را در مقایسه با پلاتین/ کربن تجاری در شرایط پی اچ جهانی نشان می‌دهد. این همچنین نشان دهنده ثبات پی در پی طولانی مدت(بیش از ۱۵۰۰ ساعت) و فعالیت‌های تکامل غیرمعمول هیدروژن در کاربردهای عملی است.

 

منبع: ایسنا