محققان به رهبری دانشگاه تورنتو و موسسه فناوری کارلسروهه آلمان مدل جدیدی از فوتورآکتورهای کارآمد را ساختند، تا استفاده از انرژی خورشیدی برای تبدیل آب، دی اکسید کربن، متان و نیتروژن به مواد شیمیایی و سوخت های سبزتر میسر شود.
به گزارش تکناک، طراحی خلاقانه به فوتورآکتور اجازه می‌دهد تا فوتون‌ها را با راندمان بالا در جهت‌های مختلف خورشید بگیرد و نیاز به ردیابی خورشید را از بین ببرد. این پانل‌ها همچنین از طریق اکستروژن پلیمرها قابل تولید هستند، که امکان ساخت ارزان‌تر و در مقیاس آنها را فراهم می کند. همه این موارد می‌تواند به ارزان‌تر و کاربردی‌تر کردن انرژی پایدار در آینده کمک کند.
منابع انرژی پاک
فوتورآکتورها فوتون‌های موجود در نور خورشید و واکنش‌دهنده‌های مختلف را برای تولید مواد شیمیایی و سوخت سبز گرد هم می‌آورند. این فرآیند پایدار، انتشار کربن را کاهش می دهد و امکان تولید انرژی پاک را فراهم می کند.
جفری اوزین، استاد دانشگاه در بخش شیمی دانشگاه تورنتو گفت: سلول های خورشیدی به دلیل تبدیل موثر و اقتصادی نور خورشید به الکتریسیته سبز و رفع نیاز به استفاده از سوخت های فسیلی منتشر کننده گازهای گلخانه ای مشهور هستند.
با این حال، تاکنون، فوتورآکتورها کاربردهای وسیعی نداشته اند، زیرا با چالش‌های متعددی مواجه شده‌اند، که یکی از آنها هزینه بالای موادی است که برای ساخت آنها استفاده می شود و دیگری ناکارآمدی این دستگاه‌ها در تبدیل فوتون‌ها به محصولات است.
یکی از زمینه‌های بهبودی که می‌تواند عملکرد فوتورآکتورها را تا حد زیادی افزایش دهد، ارتقاء فتوکاتالیست‌های آنها است. این مواد نور را جذب می‌کنند و یک واکنش‌دهنده را به محصول تبدیل می‌کنند و اغلب مسئول اتلاف انرژی هستند.
افزایش عملکرد کاتالیزور
استفاده از ردیابی خورشید که شامل دستگاهی است که زاویه نور راکتور را با توجه به موقعیت خورشید برای برداشت بهینه نور تنظیم می کند، می تواند منجر به افزایش عمده عملکرد کاتالیزور شود. برای دستیابی به این هدف، محققان یک فوتورآکتور پانل مانند که حاوی صدها کانال واکنش موازی در مقیاس میکروسکوپی است را توسعه دادند.
ویژگی کلیدی طراحی آنها این است که هر کانال واکنش به یک واحد جذب نور V شکل متصل است که نور را به کانالی که فتوکاتالیست در آن قرار دارد هدایت می کند. تمام سطوح بسیار بازتابنده هستند تا انتقال فوتون‌ها از منبع نور خارجی به فوتوکاتالیست به صورت بهینه انجام شود.
این طراحی نیاز به ردیابی خورشید را از بین می برد، زیرا فوتورآکتور برای گرفتن فوتون ها با کارایی بالا در جهت های مختلف خورشید تنظیم شده است. مشخص شده است که مدل جدید بهتر از فتوراکتورهای پیشرفته موجود است.
اوزین گفت: این فناوری الهام بخش توسعه نسل جدیدی از دستگاه های خورشیدی است که سوخت های سبز مانند هیدروژن را از نور خورشید و آب می سازند.
کانت، محقق KIT، افزود: تولید انرژی با روش های نوین جایگزین روش های سنتی مبتنی بر سوخت های فسیلی خواهند شد و به کاهش ردپای کربن ما کمک خواهند کرد.
او نتیجه گیری کرد: این دستاورد ها به طور مستقیم شانس رسیدن به رویای زندگی پایدار انسان ها را افزایش می دهد و ما امیدواریم که به موقع و بدون افزایش شدید دما و بلایای مرتبط به آن برسیم.
