อุปกรณ์คล้ายใบไม้ที่เบาพอที่จะลอยน้ำได้สามารถนำมาใช้เพื่อผลิตเชื้อเพลิงจากโซลาร์ฟาร์มที่ตั้งอยู่บนแหล่งน้ำเปิด ซึ่งเป็นถนนที่ยังไม่เคยมีการสำรวจมาก่อน ตามรายงานของนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักร พัฒนาพวกเขา อุปกรณ์ใหม่นี้ทำมาจากพื้นผิวที่บางและยืดหยุ่นได้และชั้นดูดซับแสงที่ทำจากเพอร์รอฟสไกต์ และจากการทดสอบพบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถผลิตไฮโดรเจนหรือซิงกาส (ส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์) ขณะลอยอยู่ในแม่น้ำแคม
ใบไม้ประดิษฐ์เหล่านี้คือเซลล์โฟโตอิเล็กโตรเคมีคอล (PEC)
ชนิดหนึ่งที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าหรือเชื้อเพลิงโดยเลียนแบบการสังเคราะห์ด้วยแสงบางประการ เช่น การแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนที่เป็นองค์ประกอบ ซึ่งแตกต่างจากเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไปซึ่งเปลี่ยนแสงเป็นไฟฟ้าโดยตรง
เนื่องจากใบไม้เทียม PEC มีทั้งส่วนประกอบในการเก็บเกี่ยวด้วยแสงและการเร่งปฏิกิริยาในอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดเพียงชิ้นเดียว จึงสามารถใช้โดยหลักการแล้วเพื่อผลิตเชื้อเพลิงจากแสงอาทิตย์ได้ในราคาถูกและเรียบง่าย ปัญหาคือเทคนิคการผลิตในปัจจุบันไม่สามารถขยายขนาดได้ ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันมักประกอบด้วยวัสดุที่เปราะบางและมีน้ำหนักมาก ซึ่งจำกัดการใช้งาน
ในปี 2019 ทีมนักวิจัยที่นำโดยErwin Reisnerได้พัฒนาใบไม้เทียมที่ผลิตซินแก๊สจากแสงแดด คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยตัวดูดซับแสงและตัวเร่งปฏิกิริยา 2 ตัว แต่ยังมีพื้นผิวแก้วหนาและการเคลือบเพื่อป้องกันความชื้น ซึ่งทำให้ยุ่งยากเพื่อสร้างรุ่นใหม่ที่เบาขึ้น Reisner และเพื่อนร่วมงานต้องเอาชนะความท้าทายหลายประการ ประการแรกคือการรวมตัวดูดซับแสงและตัวเร่งปฏิกิริยาเข้ากับพื้นผิวที่ทนต่อการแทรกซึมของน้ำ ในการทำเช่นนี้ พวกเขาเลือกฟิล์มออกไซด์ของโลหะชนิดฟิล์มบาง บิสมัทวานาเดต (BiVO 4 ) และสารกึ่งตัวนำที่ไวต่อแสงที่เรียกว่า เพอรอฟสกี้ตะกั่วเฮไลด์ ซึ่งสามารถเคลือบบนพลาสติกที่ยืดหยุ่นและฟอยล์โลหะได้ จากนั้นพวกเขาหุ้มอุปกรณ์ด้วยโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลตกันน้ำหนาไมครอน ผลลัพธ์ที่ได้คือโครงสร้างที่ใช้งานได้จริงและดูเหมือนใบไม้จริง
“เราวางตัวดูดซับแสงไว้ที่กึ่งกลางของอุปกรณ์ เพื่อป้องกันแสง
จากน้ำ” Reisner อธิบาย “โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพอร์รอฟสไคต์ที่ไวต่อความชื้นจำเป็นต้องแยกออกอย่างสมบูรณ์”
ตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกสะสมไว้ทั้งสองด้านของอุปกรณ์ perovskites และ BiVO 4เก็บเกี่ยวรังสีจากดวงอาทิตย์ แต่แทนที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าเช่นแผงโซลาร์เซลล์ พวกเขาใช้พลังงานที่เก็บเกี่ยวได้เพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีด้วยการสนับสนุนของตัวเร่งปฏิกิริยา “สิ่งนี้ช่วยให้เราขับเคลื่อนเคมีบนแผงโซลาร์เซลล์ได้ โดยพื้นฐานแล้ว ในกรณีของเราคือการเปลี่ยนก๊าซเรือนกระจกเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยน้ำเพื่อผลิตซิงกาส ซึ่งเป็นพาหะพลังงานที่สำคัญในอุตสาหกรรม” Reisner กล่าวกับPhysics World
นักวิจัยได้ทดสอบใบไม้ของพวกมันที่ลอยอยู่บนแม่น้ำแคมในเคมบริดจ์ และพบว่าพวกมันเปลี่ยนแสงแดดให้เป็นเชื้อเพลิงได้อย่างมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับใบไม้จากพืชธรรมชาติ แท้จริงแล้ว อุปกรณ์ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมสามารถทำกิจกรรมได้ 4,266 μ mol H 2 g −1 h −1
ฟาร์มสำหรับการสังเคราะห์เชื้อเพลิง
“โซลาร์ฟาร์มได้รับความนิยมในการผลิตไฟฟ้า เรามองเห็นฟาร์มที่คล้ายกันสำหรับการสังเคราะห์เชื้อเพลิง” สมาชิกในทีมVirgil Andreiกล่าว “สิ่งเหล่านี้สามารถจัดหาการตั้งถิ่นฐานชายฝั่ง เกาะห่างไกล ครอบคลุมบ่ออุตสาหกรรม หรือหลีกเลี่ยงการระเหยของน้ำจากคลองชลประทาน”
อ่านเพิ่มเติมภาพถ่ายพื้นผิวที่ได้รับแรงบันดาลใจจากใบไม้
การไหลของของเหลวถูกควบคุมบนพื้นผิวโดยได้รับแรงบันดาลใจจากใบสน
“เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนจำนวนมาก รวมถึงเทคโนโลยีเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์ อาจใช้พื้นที่จำนวนมากบนบก ดังนั้นการย้ายการผลิตไปที่แหล่งน้ำเปิดหมายความว่าพลังงานสะอาดและการใช้ที่ดินจะไม่แข่งขันกันเอง” Reisner กล่าวเสริม “ตามทฤษฎีแล้ว คุณสามารถม้วนเก็บอุปกรณ์เหล่านี้และวางไว้ที่ไหนก็ได้ในเกือบทุกประเทศ ซึ่งจะช่วยในเรื่องความมั่นคงด้านพลังงานด้วย”
นักวิจัยกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาจะพยายามปรับขนาดและปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของอุปกรณ์ “ทีมงานของเรากำลังศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ ๆ เพื่อขยายขอบเขตทางเคมีของใบไม้ประดิษฐ์ เพื่อให้เราสามารถผลิตผลิตภัณฑ์อื่น ๆ จากวัตถุดิบตั้งต้นที่มีอยู่มากมาย และในระยะยาว ควรใช้สารเคมีต่าง ๆ ตามความต้องการ” Reisner กล่าว
เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> เก้าเกออนไลน์
