Các nhà nghiên cứu tại Đại học Hoàng gia Luân Đôn đã phát minh ra một cấu trúc giống chiếc lá mới có thể thu thập và tạo ra năng lượng mặt trời quang điện và tạo ra nước ngọt, mô phỏng quá trình xảy ra ở thực vật thật.
Được mệnh danh là “Tấm PV”, cải tiến này “sử dụng vật liệu chi phí thấp có thể truyền cảm hứng cho thế hệ công nghệ năng lượng tái tạo mới”.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng lá quang điện “có thể tạo ra nhiều điện hơn 10% so với các tấm pin mặt trời thông thường, vốn làm thất thoát tới 70% năng lượng mặt trời vào môi trường”.
Nếu sử dụng hiệu quả, phát minh này còn có thể tạo ra hơn 40 tỷ mét khối nước ngọt mỗi năm vào năm 2050.
Tiến sĩ Qian Huang, nhà nghiên cứu danh dự tại Khoa Kỹ thuật Hóa học và là tác giả của nghiên cứu mới cho biết: “Thiết kế sáng tạo này có tiềm năng lớn để cải thiện đáng kể hiệu suất của các tấm pin mặt trời đồng thời mang lại hiệu quả về mặt chi phí và tính thực tế”.
Lá nhân tạo được thiết kế để loại bỏ nhu cầu sử dụng máy bơm, quạt, hộp điều khiển và vật liệu xốp đắt tiền.Nó cũng cung cấp năng lượng nhiệt, thích nghi với các điều kiện mặt trời khác nhau và chịu được nhiệt độ môi trường.
Christos Kristal, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Quy trình Năng lượng Sạch và là tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Việc triển khai thiết kế tấm cải tiến này có thể giúp đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu đồng thời giải quyết hai thách thức toàn cầu cấp bách: nhu cầu năng lượng và nước ngọt ngày càng tăng”.Markides nói.
Lá quang điện dựa trên lá thật và mô phỏng quá trình thoát hơi nước, cho phép cây chuyển nước từ rễ đến đầu lá.
Bằng cách này, nước có thể di chuyển, phân phối và bay hơi qua các lá quang điện, trong khi các sợi tự nhiên mô phỏng các bó gân của lá và hydrogel mô phỏng các tế bào của miếng bọt biển để loại bỏ nhiệt hiệu quả khỏi các tế bào quang điện.
Vào tháng 10 năm 2019, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Cambridge đã phát triển một loại “lá nhân tạo” có thể tạo ra một loại khí tinh khiết gọi là khí tổng hợp chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước.
Sau đó, vào tháng 8 năm 2020, các nhà nghiên cứu từ cùng tổ chức, lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp, đã phát triển những “lá nhân tạo” nổi có thể sử dụng ánh sáng mặt trời và nước để sản xuất nhiên liệu sạch.Theo báo cáo vào thời điểm đó, những thiết bị tự hành này sẽ đủ nhẹ để nổi và là giải pháp thay thế bền vững cho nhiên liệu hóa thạch mà không chiếm đất như các tấm pin mặt trời truyền thống.
Lá cây có thể là cơ sở để loại bỏ nhiên liệu gây ô nhiễm và hướng tới những lựa chọn sạch hơn, xanh hơn không?
Hầu hết năng lượng mặt trời (>70%) chạm vào tấm PV thương mại sẽ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt, dẫn đến nhiệt độ hoạt động tăng lên và hiệu suất điện suy giảm đáng kể.Hiệu suất năng lượng mặt trời của các tấm quang điện thương mại thường dưới 25%.Ở đây chúng tôi trình bày khái niệm về lưỡi quang điện đa thế hệ lai với cấu trúc thoát hơi mô phỏng sinh học được làm từ vật liệu thân thiện với môi trường, rẻ tiền và có sẵn rộng rãi để kiểm soát nhiệt độ thụ động và đa thế hệ hiệu quả.Chúng tôi đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng sự thoát hơi nước mô phỏng sinh học có thể loại bỏ khoảng 590 W/m2 nhiệt từ tế bào quang điện, giảm nhiệt độ tế bào khoảng 26°C ở mức chiếu sáng 1000 W/m2 và dẫn đến tăng hiệu suất năng lượng tương đối lên 13,6%.Ngoài ra, các cánh quang điện có thể sử dụng phối hợp nhiệt thu hồi để tạo ra nhiệt và nước ngọt bổ sung cùng lúc trong một mô-đun duy nhất, giúp tăng đáng kể hiệu suất sử dụng năng lượng mặt trời tổng thể từ 13,2% lên hơn 74,5% và tạo ra hơn 1,1L/h. ./m2 nước tinh khiết.
Thời gian đăng: 29-08-2023