کد خبر: ۴۳۸۹۱
تعداد نظرات: ۱ نظر
تاریخ انتشار: ۱۱ دی ۱۳۹۵ - ۲۲:۴۲
همان طور که می دانید متأسفانه علاوه بر اینکه میزان تولید گازهای گلخانه ای که در اثر سوختن سوخت های فسیلی به وجود می آید در حال افزایش است، میزان سوخت های فسیلی که تولید آن ها قرن ها به طول می انجامد در حال کاهش و رو به اتمام است.

شعارسال:  همان طور که می دانید متأسفانه علاوه بر اینکه میزان تولید گازهای گلخانه ای که در اثر سوختن سوخت های فسیلی به وجود می آید در حال افزایش است، میزان سوخت های فسیلی که تولید آن ها قرن ها به طول می انجامد در حال کاهش و رو به اتمام است. از این رو دانشمندان از سال ها پیش در پی تولید و جایگزینی منابع انرژی پاک و تجدید پذیر بوده اند. سال ۲۰۱۶ نیز تلاش های زیادی در این زمینه برداشته شده است. 

در سال ۲۰۱۶ گام های بزرگی جهت تولید انرژی های پاک بر داشته شد. با توجه به معاهده پاریس، قیمت نصب و استفاده از تاسیسات خورشیدی روز به روز کاهش می یابد. از طرفی یکی از پروژه های عظیم دنیا برای تولید برق از باد در آمریکا بالاخره به سرانجام رسید. دانشمندان نیز در حال تلاش روز افزون برای پیشرفت و پیشبرد فعالیت های موثر در جهت تولید انرژی پایدار هستند.

اما یکی از مسائل در تولید انرژی های پایدار تغییرات آب و هوایی است که توجه به آن بسیار حائز اهمیت است. تکنولوژی های تجدید پذیر که در حال حاضر به صورت تجاری در اختیار عموم قرار دارند قادر به پاسخگویی به نیازهای همه مردم دنیا نیستند.

بر اساس گزارش های منتشر شده از سوی هیات بین دولتی سازمان ملل در زمینه تغییرات آب و هوایی، به منظور کاهش دمای زمین ، جلوگیری از گرم شدن بیش از حد دمای زمین، جلوگیری از خشکسالی و همچنین جلوگیری از انقراض نسل ها، می بایست بیش از ۷۰ درصد از میزان گازهای گلخانه ای کاسته شود و تا پایان سال ۲۱۰۰ میلادی این میزان به صفر برسد.

بر همین اساس نیاز به منابع تولید انرژی تجدیدی پذیر ارزان قیمت که از یک طرف پاسخ گوی نیاز های بشری باشند و از طرف دیگر در کاهش تولید گازهای گلخانه ای موثر و اثر گذار باشند پیش از پیش احساس می شود. اما همان طور که گفته شد در سال ۲۰۱۶ در زمینه تولید انرژی های پاک و تجدیدی پذیر پیشرفت های چشم گیری رخ داده است که در ادامه به برسی آن ها می پردازیم.

*فتوسنتزهای مصنوعی

یکی از شاخه های تولید انرژی پاک تولید سوخت مایع پاکی است که می تواند جایگزین بنزین و سایر فرآورده های نفتی مانند گازوئیل و غیره برای تأمین سوخت در حمل نقل شود. یکی از تکنولوژی هایی که می توان با استفاده از آن به این مهم دست یافت استفاده از فتوسنتزهای مصنوعی است. در این تکنولوژی سعی می شود تا روش های طبیعی برای تبدیل نور خورشید، دی اکسید کردن و آب به سوخت به نحوی تقلید شود.

هر چند پیشرفت در این زمینه تا حدی به کندی صورت پذیرفته است اما در عین حال این پیشرفت پیوسته بوده است. تابستان سال ۲۰۱۶ میلادی دو دانشمند از دانشگاه هاروارد به نام های دانیل نوکرا و پاملا سیلور به همراه همکارانشان توانستند با ساخت Bionic leaf در حدود ۱۰ درصد از نور خورشید را دریافت و به انرژی تبدیل کنند. با این کار آن ها گام بزرگی در زمینه فوتوسنتز مصنوعی برداشتند. فوتوسنتز انجام شده توسط bionic leaf 10 برابر بهتر از فوتوسنتزی است که در گیاهان به صورت طبیعی انجام می شود. در این تحقیق این محققان از کاتالیزورهایی از جنس کبالت و فسفر استفاده کردند که امکان جدا سازی مولکول های آب به هیدروژن و اکسیژن را برای آن ها فراهم می ساخت. بعد از جداسازی مولکول های آب آن ها از یک سری باکتری های مهندسی شده برای تبدیل اکسیژن و هیدروژن به سوخت مایع استفاده کرده اند.

البته در ماه های اخیر در آزمایشگاه های دیگری نیز در زمینه پیشرفت و بهبود ماشین هایی که در آن ها از انرژی خورشیدی و سنتز مصنوعی استفاده می شده است، کارهای اقدامات و کارهای قابل توجهی صورت گرفته است که از آن جمله می توان به آزمایشگاه ملی لورنس برکلی اشاره کرد. همچنین در سال ۲۰۱۶ میلادی آزمایشگاه ملی لورنس برکلی دستگاهی ساخته است که سوخت آن با انرژی خورشیدی تأمین می شود و در آن دی اکسید کربن با ۱۰ درصد افزایش در قدرت بهره وری به فورمیک تبدیل می شود. از فورمیکا می توان به عنوان منبع انرژی برای سلول های سوختی خاص استفاده کرد.

با وجود پیشرفت های چشم گیر در حوزه سنتز مصنوعی این تکنولوژی همچنان با چالش های تکنیکی مهم و بزرگی روبرو است و تولید محصولات تجاری که در آن ها از تکنولوژی سنتز مصنوعی استفاده می شود شاید سال ها طول بکشد.

*Thermophotovoltaics خورشیدی :

بهار سال ۲۰۱۶ میلادی گروهی از محققان دانشگاه MIT نتایج تحقیقی را منتشر کردند که نشان دهنده پیشرفت هایی در زمینه تولید دستگاه های Thermophotovoltaics بود. در واقع نتایج منتشر شده این تحقیق حاکی از آن بود که محدودیت هایی که دانشمندان در زمینه تولید photovoltaic های قابل استفاده در پانل های خورشیدی با آن روبرو بودند بر طرف شده اند. سلول های خورشیدی استاندارد تنها قادر به جذب انرژی ناشی از شکست طیف نوری یعنی نورهای مریی بنفش تا قرمز بودند.

اما دانشمندان MIT بخشی به عنوان واسط به این سلول ها اضافه کردند که از نانو تیوب های کربنی و نانوفتوینک های کریستال ساخته شده بود که مانند یک قیف عمل می کند. این بخش انرژی حاصل از خورشید را دریافت کرده و آن را به صورت یک نوار باریکی از نور متمرکز می کند.

نانو تیوب ها انرژی حاصل از کل طیف های نور اعم از نور فرابنفش مرئی و تمام طول موج های ماورا قرمز را جذب کرده و سپس آن ها را تبدیل به انرژی گرمایی می کنند. به محض اینکه کریستال قرار داده شده در کنار این نانوتیوب به دمایی در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد برسد، انرژی را به صورت نور بر می گرداند. اما این نور تنها با طول موجی برگردانده می شود که سلول های photovoltaic بتوانند آن را دریافت و تبدیل کنند.

دانشمندان بر این عقیده اند که در آینده میزان اثر گذاری این تکنولوژی بر روی سلول های خورشید و بهبود عملکرد آن ها تا ۳۰ درصد افزایش خواهد یافت. در واقع هدف این است که این تکنولوژی بتواند تا ۸۰ درصد در بهبود عملکرد سلول های خورشیدی موثر باشد اما برای رسیدن به این میزان اثر گذاری به گفته دانشمندان راه زیادی باید طی شود. یکی از مزیت های این تکنولوژی استفاده از گرما در آن است به همین دلیلی به عقیده بسیاری از دانشمندان حتی زمانی که خورشید در پشت ابرها پنهان شده است نیز می توان از این تکنولوژی استفاده کرد و بنابراین معضل روزهای ابری در استفاده از انرژی خورشیدی تا حد زیادی حل خواهد شد. در واقع می توان در ماشین هایی که از این تکنولوژی برای تأمین سوخت استفاده می کنند تمهیداتی اندیشید که حتی در شب و روزهای ابری نیز از آن استفاده کرد.

*سلول های خورشیدی Provskite:

سلول های خورشیدی Perovskit از جمله سلول های خورشیدی ارزان قیمتی هستند دارای مزیت هایی از جمله راحتی در تولید و همچنین قدرت بالا در جذب نور هستند. در این سلول ها از یک نوار باریک متشکل از مواد ارگانیک هیبریدی و اجزای ارگانیک به همراه نوع خاصی از سازه های کریستالی استفاده می شود که قادر به جذب میزان بسیار بیشتری از نور نسبت به سلول های خورشیدی Photovoltaic هستند.

اما یکی از چالش های مهم در این زمینه ماندگاری این سلول های خورشیدی است. اجزایی که در این سلول ها انرژی خورشیدی را جذب می کنند به سرعت در رطوبت و شرایط دمایی بسیار گرم خراب می شوند. اما گروهی از محققان در دانشگاه استنفورد به کمک آزمایشگاه ملی لوس آلاموس و انستیتو فدرال سوئیس اقدامات موثری در زمینه افزایش طول عمر این سلول ها انجام داده اند. از طرفی گروهی دیگر از محققان نیز در سال ۲۰۱۶ اقدامات قابل قبولی رد جهت افزایش قدرت سلول های خورشیدی Perovskite انجام داده اند.

*مخازن کربنی:

تولید برق می تواند منجر به تولید بیش از ۳۰ درصد از دی اکسید کربن کل دنیا شود، به همین دلیل جذب این میزان دی اکسید کربن می تواند به عنوان منبع بزرگی در صنایع تولید انرژی های تجدیدی پذیر در نظر گرفته شود. در سال ۲۰۱۶ دانشمندان در زمینه جذب کربن و استفاده از آن به عنوان سوخت به عنوان مثال در سلول های سوختی و کاربرد آن در دنیای واقعی بسیار موفق عمل کرده اند. هر چند در بسیاری از این رویکردها سوالاتی در خصوص اینکه چه کارهایی می توان با کربن جذب و ذخیره شده انجام داد همچنان بی پاسخ مانده است. که البته پاسخ به این سوالات می تواند مسئله بزرگی باشد. در هر سال در دنیا در حدود ۴۰ میلیارد تن دی اکسید کربن تولید می شود که میزان بسیار زیادی است.

یکی از روش های موثر و موفق در زمینه جذب و نگهداری کربن و استفاده از آن تبدیل کربن به سنگ است. از سال ۲۰۱۲ در یک پروژه به نام CarbFix که در ایسلند انجام می شود کربن به همراه آب به اعماق زمین یعنی جایی که سنگ های آتشفشانی قرار دارند تزریق می شوند و در آن جا کربن، آب و این سنگ ها با هم واکنش نشان می دهند.

بر اساس نتایج تحلیل منتشر شده در مجله Science در ماه ژانویه سال ۲۰۱۶، در حدود ۹۵ درصد از دی اکسید کربن در عرض کم تر از ۲ سال به صورت به اعماق زمین تزریق شده و به صورت معدن در آمده است. به نظر می رسد سوختن این کربن ها باعث تولید گازهای گل خانه ای نمی شود و از طرفی می تواند به عنوان منبع ارزان قیمت و در دسترسی برای سوخت در نظر گرفته شود. هر چند تحقیقاتی بیشتری در زمینه نحوه عملکرد این کربن در مکان های دیگر از جمله زیر دریا باید انجام شود.

*تبدیل دی اکسید کربن به اتانول:

یکی دیگر از کاربری هایی که می توان از کربن جذب و ذخیره شده داشت، تبدیل آن به سوخت های قابل استفاده است. تا پیش از سال ۲۰۱۶ دانشمندان در آزمایشگاه ملی انرژی اوک ریج تصادفا به روشی برای تبدیل کربن ذخیره شده به اتانول دست یافتند. اتانول به عنوان بخشی از سوخت گازوئیل کاربرد دارد. در واقع این تیم تحقیقاتی با استفاده از کاتالیزور ساخته شده از کربن، مس و نیتروژن به همراه یک سطح دارای بافت، که باعث تجمیع واکنش های الکترو شیمیایی در بخش ابتدایی یکسری خوشه های نانو می شود. هنگامی که ولتاژ مورد نظر تولید شد، این وسیله محلول دی اکسید کربن را به اتانول با درصد بالا تبدیل می کند. مواد استفاده شده به عنوان کاتالیزور بسیار ازران قیمت هستند و از طرفی این واکنش ها می تواند در دمای معمولی اتاق به راحتی انجام شود که خود می تواند یکی از مزیت های این طرح برای تجاری سازی شدن باشد. بر اساس اظهارات یکی از اعضای این تیم تحقیقاتی، دی اکسید کربن که در واقع به صورت معمولی بخش غیر قابل استفاده حاصله از سوخت است جذب می شود و دوباره در تولید سوخت استفاده می شود. همچنین علاوه بر اینکه از این روش می توان برای ذخیره دی اکسید کربن استفاده کرد، می توان از آن برای ذخیره انرژی مازاد حاصل از باد و برق تولید شده از انرژی خورشیدی استفاده کرد.

البته نکته مهم در تمام منابع انرژی پاک که در بالا توضیح داده شد این است که در هر کدام از این روش ها و رویکردها هنوز بادی تحقیقات بیشتر به منظور بهبود، بالا بردن عملکرد و همچنین روش های تجاری سازی آن باید انجام شود.

با اندکی اضافات و تلخیص برگرفته از سایت کلیک ، تاریخ انتشار خبر 11 دی 1395،کدمطلب: ،www.click.ir
اخبار مرتبط
انتشار یافته: ۱
در انتظار بررسی: ۰
غیر قابل انتشار: ۰
ناشناس
Iran, Islamic Republic of
۱۰:۲۱ - ۱۳۹۵/۱۰/۱۲
1
0
بهترین روش استفاده از انرژی پاک، راه اندازی نیروگاه های کوچک خورشیدی در روستاها و اطراف شهرها است. همچنین نیروگاه های یک مگاواتی بادی
نام:
ایمیل:
در صورت انتشار نظر به شما ایمیل زده می شود
* نظر:
* کد امنیتی:
آخرین اخبار
پربازدیدترین
پربحث ترین