科學可以使太陽能紅利倍增

科學可以使太陽能紅利翻倍v

太陽的光線可以通過新技術產生更多的能量。 圖片:Marty Finney Unsplash

研究人員發現了三種將太陽能紅利翻倍的新方法,使太陽更加努力,為可再生經濟提供更多。

由二氧化矽和空氣製成的新型半透明材料可以使太陽能紅利倍增,收集太陽能和太陽能 將溫度升至200°C,提供新的方式來加熱家庭或電力工業過程。

同一個美國城市的其他研究人員認為,他們可能有望從太陽能電池中提供更多的電力。 他們發現了 製造單個光子的方法不是移動一個電子而是移動兩個電子.

沙特阿拉伯的第三個團隊現在已經證明他們的太陽能電池陣不僅可以產生電力:他們也可以 把海水變成新鮮的飲用水 在同一時間。

這三種技術都處於實驗室階段。 這三者距離任何規模的商業開發還有很長的路要走。 但這三個也是世界實驗室工作中非凡的創造力和想像力的示範,因為科學家正在尋找解決零碳世界能源挑戰的新方法,並在不將行星溫度提升到危險水平的情況下提供更多能量。

研究人員一直致力於研究方法 將二氧化碳轉化為燃料溫暖而明亮的房屋,透明木材從腳步中產生力量從蒸發中收穫電能.

太陽能噴射

所有這三個最新的曲折以不同的方式利用太陽光,並使用新材料來提高效率水平。

麻省理工學院的研究人員在美國化學學會期刊上發表了一篇報導 ACS納米 他們已開發出95%半透明的絕緣材料。

氣凝膠是一種用二氧化矽製成的泡沫,不與水混合,而是與空氣結合在一起。 這些卓越的面料已經存在了幾十年 - 美國航天局 美國宇航局一直在試驗它們 - 雖然這些不可能的結構具有無可比擬的絕緣性能,但它們迄今為止的透明度有限。

研究人員開發出一種輕巧,清晰的版本,幾乎看不見。 光線通過並產生熱量 - 但熱量無法逃逸,並在由黑暗的光吸收材料製成的被動太陽能收集系統中積聚。 在馬薩諸塞州寒冷的冬季,麻省理工學院建築物屋頂上的一個測試裝置設法提高了220°C的溫度。

Rulebreaker

同一機構的其他科學家在該雜誌上報導 性質 他們新的全功能太陽能電池似乎打破了物理規則之一:到目前為止,任何傳統的矽基太陽能電池都受到簡單算法的限制。 需要一個光子光來移動一個電子並建立電流。

因此,太陽能電池的最大理論效率為29.1%。 但麻省理工學院的一個專家團隊一直在試驗一種新的材料,稱為激子,存在於激發狀態的織物,並允許能量包傳播,結合或分裂。

在最新的實驗中,矽電池的離譜材料塗層(厚度只有10十億分之一米)會吸收光子,形成一個激子,然後分成兩個激子。

研究突破聽起來很簡單,但在麻省理工學院的科學家們找到了將額外的能量轉移到矽太陽能電池中的方法之前,已經讓麻省理工學院的科學家忙碌多年,並且從一包陽光中設置了兩個電子。

“這一戰略......有可能將發電廠從水資源消費者轉變為淡水生產者”

因此,理論上,新的渦輪增壓表面可以使太陽能電池的最大效率超過35%。 在實踐中,商業應用可能需要數年時間。

但是,沙特阿拉伯國王阿卜杜拉科技大學的一個團隊已經將光伏電池與先進的膜技術相結合,同時解決了兩個問題。

發電是一個水貪婪的過程:在歐洲和美國,所有用水的一半用於能源生產。 海水淡化 - 從鹽水中蒸餾出淡水的行為 - 是一項耗電的行動。 在阿拉伯國家,淡水工業消耗的電力超過全國總電量的15%。

沙特的團隊報告 自然通信 他們在一次操作中成功地將兩種太陽能技術結合起來。

利用熱量

他們設計了一個三級膜蒸餾裝置,該裝置安裝在光伏面板的背面,以便通常由面板散發的熱量用於蒸發水。 該設備具有商用太陽能電池的所有效率,但與大多數現有設備相比,其淨化水的產生速率更高。 訣竅是利用通常在光伏發電中浪費的熱量來推動增加新鮮水供應的能源需求方式。

研究人員表示,研究人員稱,2025將從969十億平方米土地上的光伏電池產生4千兆瓦。 他們假設每年將有200天具有適當的陽光。 他們做出了他們所謂的保守假設,即他們的新陣列可以以每平方米每天5千克的速度從微鹹水,廢水或海水中提供淡水。

在供水不成問題的地方,剩餘的水可用於清洗太陽能電池板上的灰塵,或灌溉農作物。 如果所有這些太陽能電池陣列都裝有新的膜背襯,他們每天還可以生產4十億立方米的淡水。 這是10飲用的總飲用水的2017%。

科學家說,這種策略有可能“將發電廠從水資源消費者轉變為淡水生產者”。 - 氣候新聞網

關於作者

蒂姆雷德福,自由撰稿人蒂姆拉德福德是一名自由撰稿人。 他為之工作 守護者 對於32年,成為(除其他事項外)的信件編輯,美術編輯,文學編輯和科學編輯。 他贏得了 英國科學作家協會協會 四次獲得科學作家獎。 他曾在英國委員會任職 國際減少自然災害十年。 他曾在數十個英國和外國城市講授科學和媒體。 

改變世界的科學:其他1960革命的不為人知的故事本作者預訂:

改變世界的科學:其他1960革命的不為人知的故事
蒂姆·雷德福.

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本文最初出現在氣候新聞網上

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