نوشته‌ها

یک مولکول هیدروکربن به عنوان تامین کننده و محلول ذخیره انرژی برای انرژی خورشیدی

یک مولکول هیدروکربن به عنوان تامین کننده و محلول ذخیره انرژی برای انرژی خورشیدی

تاکنون تولید و ذخیره الکتریسیته از انرژی خورشیدی به دستگاه های مختلف وابسته بوده و منجر به تلفات تبدیل شده است. این ممکن است به زودی تغییر کند، زیرا شیمیدانان در دانشگاه فریدریش-الکساندر-ارلانگن-نورنبرگ (FAU) و سایر مؤسسات تحقیقاتی در آلمان، استرالیا، بریتانیا، ایتالیا، سوئد و ایالات متحده در حال انجام تحقیق بر روی یک مولکول هیدروکربنی هستند که می تواند نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کند. و البته کمکی به ذخیره انرژی برای مدت طولانی به شکل شیمیایی باشد.
این می تواند راه را برای ماژول های خورشیدی آلی کاملاً جدید هموار کند. اصول تبدیل و ذخیره سازی با استفاده از این مولکول اکنون در مجله Nature Chemistry منتشر شده است.

امید است که انرژی خورشیدی محرک اصلی تحول انرژی باشد. با این حال، از آنجایی که نور خورشید یک منبع انرژی بسیار فرار است، باید راه حلی برای ذخیره انرژی کارآمد پیدا کرد.

پروفسور دکتر جولین باخمن، رئیس شیمی مواد لایه نازک (CTFM) توضیح می‌دهد: «تاکنون، ما الکتریسیته را از ماژول‌های خورشیدی که بلافاصله مصرف نمی‌شوند به باتری منتقل کرده‌ایم، جایی که می‌توان از آن در صورت لزوم و در صورت نیاز استفاده کرد». با تغییر مکرر بین انرژی شیمیایی و الکتریکی، حداقل 30 درصد از انرژی تبدیل شده اولیه در طول این فرآیند ذخیره باتری از بین می رود.

photo 2024 04 20 14 22 07 1 - یک مولکول هیدروکربن به عنوان تامین کننده و محلول ذخیره انرژی برای انرژی خورشیدی

طیف جذب محاسبه شده ویگنر طیف جذب QC را با استفاده از 10000 شرایط اولیه که توسط گاوسی گسترش یافته بود (FWHM = 0.1 eV) نمونه برداری کرد. با استفاده از هندسه ها و انرژی ها در سطح تئوری RMS(9)-CASPT2(2،6)/6-31 G* + D محاسبه می شود. منبع: شیمی طبیعت (2024). DOI: 10.1038/s41557-023-01420-w

باخمن به همراه مایکل بوش، یک کاندیدای دکترا در Chair CTFM، امیدوار است که ویژگی جدیدی را از یک ماده شناخته شده ایجاد کند، که باعث شود نور خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل شود یا انرژی را بسته به نیاز ذخیره کند. ماده مورد بحث نوربورنادین (norbornadiene) است، یک ایزومر هیدروکربنی متشکل از دو حلقه مولکولی است. اگر نوربورنادین در معرض نور ماوراء بنفش قرار گیرد، سازماندهی مجدد جزئی پیوندهای اتمی منجر به تبدیل آن به کوادری سیکلان (quadricyclane) با ساختار مشابه اما با فشار زیادتر می شود.

باخمن توضیح می دهد: «فرایند تبدیل قبلاً شناخته شده است، با این حال، تحقیقات تاکنون بر بازیابی انرژی ذخیره شده به شکل گرما متمرکز بوده است. “رویکرد جدید ما شامل کنترل فرآیند است تا انرژی ذخیره شده را حتی پس از گذشت ماه ها به عنوان برق نیز در دسترس قرار دهد.”

دانشمندان هنوز به طور کامل مکانیسم های فیزیکی-شیمیایی پشت انتقال بین ایزومرها را درک نکرده اند. محققانی از استرالیا، بریتانیا، ایتالیا، سوئد و ایالات متحده با همکاران FAU همکاری می‌کنند تا با استفاده از طیف‌سنجی فوتوالکترون به درک بهتری از این فرآیند دست یابند.

باخمن می‌گوید: «هرچه بیشتر در مورد دینامیک تبدیل عکس و الکتروشیمیایی بدانیم، بهتر می‌توانیم طراحی مولکول را مطابق با عملکردهای مورد نظر تغییر دهیم.»

هدف از تحقیقات آینده، برای مثال، نه تنها استفاده از تحریک فرابنفش، بلکه همچنین استفاده از طیف گسترده ای از نور خورشید برای تحریک الکترون است. باخمن توضیح می دهد: «پتانسیل زیادی وجود دارد. چگالی انرژی خالص سیستم نوربورنادین-کوادری سیکلان با باتری لیتیوم یون قابل مقایسه است.

اگر محققان موفق به کنترل قابل اعتماد تبدیل برگشت پذیر نوربورنادین-کوادری سیکلان شوند، این نه تنها منجر به یک ماژول خورشیدی کارآمد می شود که برای ذخیره برق نیز مناسب است. تولید مواد مبتنی بر هیدروکربن آلی نیز مقرون به صرفه خواهد بود، نیازی به فلزات کمیاب نخواهد داشت و در پایان چرخه عمر خود به راحتی می توان آنها را به روشی سازگار با محیط زیست بازیافت کرد.
نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع:
Blandina Mangelkramer, Friedrich–Alexander University Erlangen–Nurnberg

/0 دیدگاه ها/توسط

موجودی بیش از حد پنل های خورشیدی قیمت ها را در سال گذشته به نصف کاهش داد – البته نه در ایالات متحده

موجودی بیش از حد پنل های خورشیدی قیمت ها را در سال گذشته به نصف کاهش داد – البته نه در ایالات متحده

 

قیمت جهانی پنل های خورشیدی تا 50 درصد سقوط کرده است زیرا چین بازار را با ماژول های فتوولتائیک پر کرده است.

اما با توجه به موانعی که بر سر راه تجارت این کشور با چین وجود داشت، قیمت‌های آمریکا کاهش بسیار کمتری را تجربه کردند.

در عوض، جهش تقاضای داخلی به کاهش قیمت ها کمک کرده است، اگرچه ممکن است این وضعیت در سال 2024 تغییر کند.

 

به گزارش آرا نیرو انباشت انبوه پنل های خورشیدی در سال گذشته میانگین قیمت این ماژول ها را به نصف کاهش داده است، زیرا تولید فوران در چین باعث افزایش عرضه شده است.

به گفته آژانس بین‌المللی انرژی، این کشور در مسیری قرار دارد که تا سال 2028 به میزان 85 درصد از تولید ماژول‌های خورشیدی در جهان را به خود اختصاص دهد. خروجی آن به قدری قوی بوده است که اخیراً منجر به تعطیلی یکی از بزرگترین کارخانه‌های تولید پنل خورشیدی اروپا شده است.

 

دیوید فلدمن از آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر به Business Insider گفت: «قیمت ها در اروپا به دلیل عرضه بیش از حد و ذخیره سازی به طور قابل توجهی کاهش یافته است. در ایالات متحده، داستان متفاوت است.

در عوض، بازار خورشیدی ایالات متحده تا حد زیادی در برابر این سیل عرضه، ایزوله مانده و کمتر از 0.1 درصد از ماژول مصرفی از چین وارد می شود. وود مکنزی در ماه دسامبر گزارش داد که بین سه ماهه اول و سوم سال گذشته، قیمت ماژول های ایالات متحده تنها 10٪ – 15٪ کاهش یافته است.

این در حالی است که قوانین ایالات متحده به طور موثر تجارت پنل های خورشیدی با چین را ممنوع می‌کند. محدودیت‌ها شامل تعرفه‌ها و همچنین قانون پیشگیری از کار اجباری اویغورهای ایالات متحده (UFLPA) می‌شود، قانون 2022 که واردات از منطقه سین کیانگ چین را ممنوع می‌کند.

 

فلدمن گفت، با این حال، این مقدار کاهش ارزش داخلی در نتیجه اثرات ناشی از تولید چین بوده است. برخی از شرکت‌های چینی در سایر بخش‌های آسیای جنوب شرقی تولید خود را راه‌اندازی کرده‌اند و به آنها امکان دسترسی به بازارهای آمریکا را می‌دهد.

 

اما در بیشتر موارد، کاهش قیمت و ذخیره سازی ایالات متحده ناشی از تغییرات داخلی است.

 

در واقع مقداری مازاد عرضه وجود داشت، زیرا تصویب UFLPA و سایر موانع تجاری با چین نگرانی‌هایی را برای کاهش عرضه ایجاد کرد.

 

فلدمن گفت: «فقط نگرانی هایی در مورد دریافت پنل توسط نصاب ها وجود داشت. بنابراین توسعه‌دهندگان و نصب‌کنندگان در تلاش بودند تا یک زنجیره تامین مناسب به دست آورند.

 

در همین حال، به‌دلیل قانون کاهش تورم و افزایش کارایی و ارزانی این فناوری، تقاضای نصب پنل به طور کلی افزایش یافته است.

 

فلدمن گفت، اما سرعت پروژه های جدید به طور قابل توجهی کند شده است. در سطح ملی، تقاضا برای انرژی خورشیدی به دلیل نرخ بهره بالاتر کاهش یافته است و تامین مالی بدهی بسیار گران‌تر شده است.

 

وود مکنزی تخمین می‌زند که از آنجایی که پروژه‌ها در کالیفرنیا و همچنین شمال شرق به پایان می‌رسند، تأسیسات خورشیدی مسکونی ممکن است امسال 12 درصد کاهش یابد.

اما شرکت تحقیقاتی انتظار دارد که این یک افت منحصر به فرد باشد و بازار بین سال‌های 2025 تا 2028 با نرخ سالانه 10 درصد بهبود یابد.

فلدمن گفت: “[تحلیلگران] انتظار افزایش قابل توجهی دارند، اما گفته می شود، احتمالاً تولید بیش از این رشد کرده است. بنابراین ممکن است چند سال طول بکشد تا تقاضا به میزان تولیدی که اتفاق افتاده است برسد.”

نویسنده: Filip De Mott

/0 دیدگاه ها/توسط