Mokslas

Dirbtinis lapas padeda tyrėjams pasukti fotonus į kurą

Dirbtinis lapas padeda tyrėjams pasukti fotonus į kurą


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Už Kalifornijos technologijos instituto augalai ir gėlės ištiesia savo lapus ir siunčia šaknis gilyn į žemę. Jie naudoja energiją cukrams kaupti ir jiems fotosintezė yra lengva. Tuo tarpu „Caltech Jorgensen“ laboratorijoje 80 ir daugiau mokslininkų labai stengiasi dirbtinį lapą ir daro tai, ką augalų lapai daro taip lengvai. Jie tai daro naudodami nikelį, geležį, silicį ir daugelį kitų medžiagų, kurias paprastai sietumėte su mobiliųjų telefonų naudojimu nei su augalų ląstelėmis.

[Vaizdo šaltinis:Viktoras Koenas]

Laboratorijose veikia Jungtinis dirbtinės fotosintezės centras. Tai yra mokslinių tyrimų programa, kurioje dalyvauja daugiau nei 190 žmonių ir kuriai skiriamas finansavimas JAV dolerių - 116 mln laikotarpiu Penki metai iš JAV Energetikos departamento. Centro ir mokslininkų tikslas yra daug efektyviau panaudoti saulės šviesą ir vandenilį kartu su kitais degalais, kurie gamtoje palieka biomasę.

Tyrėjai šio tikslo siekia skubiai. Aplink 13% išmetamų teršalų visame pasaulyje šiltnamio efektą sukeliančių dujų transportas. Todėl vienas iš pagrindinių tikslų yra laipsniškai atsisakyti teršiančių degalų. Vienas iš būdų tai padaryti būtų lengvųjų sunkvežimių ir lengvųjų automobilių pakeitimas transporto priemonėmis, naudojančiomis elektrą, gaunamą iš vėjo ar saulės elementų. Tačiau to nepakaks visai problemai spręsti. JCAPs mokslinis direktorius ir neorganinis chemikas Caltecho universitete Nathanas Lewisas sakė apie tai 40% viso pasaulio transporto nepavyko priversti veikti elektra. Daugiausia dėl to, kad kai kurios transporto priemonės, pvz., Lėktuvai, negalėjo būti prijungtos prie elektros tinklo, nes joms nepavyktų išlaikyti reikiamo kiekio baterijų.

Dėl šio finansavimo agentūros iš viso pasaulio naudoja daug išteklių, kad bandytų pagaminti kurą iš saulės jėgos. Šio tipo galia nesibaigia ir ji neturi anglies, o tai yra premijos. JCAP įsipareigojo pristatyti prototipą, kuris veikia dirbtinį lapą iki stipendijos galiojimo pabaigos 2015 m.

Michaelis Wasielewskis, chemikas iš Šiaurės vakarų universiteto Evanstone, Ilinojaus valstijoje, sakė:Jei galėtumėte išlaikyti tokio pobūdžio pastangas ateinančius dešimt metų, gali būti, kad turėtumėte praktišką sprendimą.

Dirbtinė fotosintezė nėra kažkas naujo, iš tikrųjų ji grįžta atgal 1912, tačiau tyrinėtojai pradėjo stumti dalykus tik iki pat pradžių 1972. Būtent Japonijos mokslininkai apibūdino, ko reikėtų, kad prietaisas galėtų įsijungti į saulės šviesą ir ją panaudoti, kad galėtų vandenį padalinti į deguonį kartu su vandenilio kuru.

Tai buvo 1998 kai visa sistema parodė didelį proveržį ir pažangą. Tai buvo tada, kai jis galėjo laikyti 12% įeinančios saulės energijos kaip kuras. Tai buvo palyginti su 1% energijos, kaupiamos realiuose lapuose kaip biomasė. Trūkumas buvo išlaidos, kurios buvo per didelės, kad ji būtų konkurencinga. Kartu su tuo buvo sakoma, kad spektaklis sumažėjo po saulės spindulių 20 valandų.

Lewisas pabrėžė, kad norint, kad dirbtinis lapas būtų sėkmingas, reikia trijų dalykų. „Norite, kad jis būtų efektyvus, pigus ir tvirtas. Aš galiu tau šiandien duoti bet kuriuos du, bet ne trečią vienu metu.”

JCAP tikslas buvo įveikti šį klausimą ir kartu sukurti daug pigesnę sistemą nei vandens padalijimas su elektra naudojant saulės baterijas. Jų atsakymas buvo du elektrodai, kuriuos jie panardino į vandeninio tirpalo. Kiekvienas iš šių elektrodų turi puslaidininkinę medžiagą, kuri buvo pasirinkta siekiant užfiksuoti šviesą iš saulės spektro dalies, taip pat padengta katalizatoriumi, kad padėtų deguoniui arba vandeniliui atsirasti naudingu greičiu. JCAP sukurta sistema, kaip ir naudojant bet kurį kitą dirbtinės fotosintezės įtaisą, buvo padalinta membrana, kad būtų užtikrinta, jog susidarančios dujos nebus laikomos atskirai ir netaps rizika sukelti sprogimą.

Lewisas paaiškino, kad pagaminti bet kurį iš dirbtinių lapų komponentų buvo didelis iššūkis. Jis pasakė "Tai lygiai taip pat, kaip statyti lėktuvąTurite ne tik turėti variklį, bet ir turėti dizainą su sparnais, fiuzeliažu, varikliu ir aviacijos technika - ir galų gale lėktuvas turi skristi.”

Sugebėjimas rasti teisingas medžiagas buvo vienas iš sunkiausių dalykų, kuriuos jie turėjo padaryti. JCAP didelio pralaidumo eksperimentų laboratorijai buvo suteikta užduotis su medžiagomis. Jie turi modifikuotus rašalinius spausdintuvus, kurie siunčia lydinius ant stiklo plokščių, kuriuos vėliau išbando kaip nuotraukų sugėrėjus ir katalizatorius. Modifikuoti spausdintuvai gali pagaminti tiek, kiek vienas milijonas dėmių per dieną.

Lewisas sakė, kadDidžiausias energijos šaltinis, kurį turime, yra Saulė.Geriausias būdas kaupti energiją, išskyrus atomo branduolį, yra cheminis kuras. Neišvengiama, kad kažkas ims didžiausią šaltinį ir saugos jį tankiausiai.”


Žiūrėti video įrašą: Ką slepia rudens lapai pristatymas (Birželis 2022).


Komentarai:

  1. Chevalier

    Sveikinu, jus aplankė tiesiog šviesi idėja

  2. Russ

    Visiškai pritariu tavo nuomonei. Jame kažkas yra ir tai yra gera idėja. Aš palaikau tave.

  3. Geronimo

    Prašau uždaryti bylą.



Parašykite pranešimą