Onderzoekers van het Imperial College London hebben een nieuwe bladachtige structuur uitgevonden die fotovoltaïsche zonne-energie kan verzamelen en genereren en zoet water kan produceren, waarmee het proces wordt nagebootst dat in echte planten plaatsvindt.
De innovatie, genaamd “PV Sheet”, “maakt gebruik van goedkope materialen die een nieuwe generatie duurzame energietechnologieën zouden kunnen inspireren.”
Uit onderzoek is gebleken dat fotovoltaïsche bladeren “meer dan 10 procent meer elektriciteit kunnen opwekken dan conventionele zonnepanelen, die tot 70 procent van de zonne-energie aan het milieu verliezen.”
Als de uitvinding effectief wordt toegepast, kan de uitvinding in 2050 ook ruim 40 miljard kubieke meter zoet water per jaar produceren.
“Dit innovatieve ontwerp heeft een groot potentieel om de prestaties van zonnepanelen aanzienlijk te verbeteren en tegelijkertijd kosteneffectief en praktisch te zijn”, zegt Dr. Qian Huang, emeritus onderzoeker bij de afdeling Chemische Technologie en auteur van de nieuwe studie.
De kunstmatige bladeren zijn ontworpen om de noodzaak van pompen, ventilatoren, schakelkasten en dure poreuze materialen te elimineren.Het levert ook thermische energie, past zich aan verschillende zonneomstandigheden aan en tolereert omgevingstemperaturen.
“De implementatie van dit innovatieve plaatontwerp kan de mondiale energietransitie helpen versnellen en tegelijkertijd twee urgente mondiale uitdagingen aanpakken: de stijgende vraag naar energie en zoet water”, zegt Christos Kristal, hoofd van het Clean Energy Processes Laboratory en auteur van het onderzoek.zei Markides.
Fotovoltaïsche bladeren zijn gebaseerd op echte bladeren en bootsen het transpiratieproces na, waardoor de plant water van de wortels naar de toppen van de bladeren kan overbrengen.
Op deze manier kan water door de PV-bladeren bewegen, verspreiden en verdampen, terwijl de natuurlijke vezels de nerfbundels van de bladeren nabootsen, en de hydrogel de cellen van een spons nabootst om op efficiënte wijze warmte uit de PV-zonnecellen te verwijderen.
In oktober 2019 ontwikkelde een team van wetenschappers van de Universiteit van Cambridge een ‘kunstmatig blad’ dat een puur gas, synthesegas genaamd, kan produceren met alleen zonlicht, koolstofdioxide en water.
Vervolgens ontwikkelden onderzoekers van hetzelfde instituut, geïnspireerd door fotosynthese, in augustus 2020 drijvende ‘kunstmatige bladeren’ die zonlicht en water kunnen gebruiken om schone brandstof te produceren.Volgens rapporten uit die tijd zouden deze autonome apparaten licht genoeg zijn om te drijven en een duurzaam alternatief voor fossiele brandstoffen zijn zonder land in beslag te nemen zoals traditionele zonnepanelen.
Kunnen bladeren de basis vormen om af te stappen van vervuilende brandstoffen en over te stappen op schonere, groenere opties?
Het grootste deel van de zonne-energie (>70%) die op een commercieel PV-paneel terechtkomt, wordt als warmte afgevoerd, wat resulteert in een stijging van de bedrijfstemperatuur en een aanzienlijke verslechtering van de elektrische prestaties.De zonne-energie-efficiëntie van commerciële fotovoltaïsche panelen is doorgaans minder dan 25%.Hier demonstreren we het concept van een hybride polygeneratie fotovoltaïsch blad met een biomimetische transpiratiestructuur gemaakt van milieuvriendelijke, goedkope en algemeen verkrijgbare materialen voor effectieve passieve temperatuurregeling en polygeneratie.We hebben experimenteel aangetoond dat biomimetische transpiratie ongeveer 590 W/m2 warmte uit fotovoltaïsche cellen kan verwijderen, de celtemperatuur met ongeveer 26°C kan verlagen bij een verlichting van 1000 W/m2, en kan resulteren in een relatieve toename van de energie-efficiëntie van 13,6%.Bovendien kunnen de PV-bladen de teruggewonnen warmte synergetisch gebruiken om tegelijkertijd extra warmte en vers water te genereren in één enkele module, waardoor de totale benuttingsefficiëntie van zonne-energie aanzienlijk wordt verhoogd van 13,2% naar meer dan 74,5% en meer dan 1,1 l/u wordt gegenereerd. ./ m2 zuiver water.
Posttijd: 29 augustus 2023