Els investigadors de l’Imperial College London han inventat una nova estructura similar a les fulles que pot recollir i generar energia solar fotovoltaica i produir aigua dolça, imitant el procés que es produeix en plantes reals.
Dubbunada "Full PV", la innovació "utilitza materials de baix cost que podrien inspirar una nova generació de tecnologies energètiques renovables."
Els estudis han demostrat que les fulles fotovoltaiques “poden generar més d’un 10 per cent més d’electricitat que les plaques solars convencionals, que perden fins a un 70 per cent de l’energia solar al medi ambient”.
Si s’utilitza eficaçment, la invenció també podria produir més de 40 mil milions de metres cúbics d’aigua dolça a l’any el 2050.
"Aquest disseny innovador té un gran potencial per millorar significativament el rendiment de les plaques solars alhora que proporciona rendibilitat i pràctica", va dir el doctor Qian Huang, investigador emèrit del Departament d'Enginyeria Química i autor del nou estudi.
Les fulles artificials estan dissenyades per eliminar la necessitat de bombes, ventiladors, caixes de control i materials porosos costosos. També proporciona energia tèrmica, s’adapta a diferents condicions solars i tolera les temperatures ambientals.
"La implementació d'aquest innovador disseny de fulls pot ajudar a accelerar la transició energètica global alhora que aborda dos reptes mundials pressionants: la demanda creixent d'energia i aigua dolça", va dir Christos Kristal, responsable del laboratori de processos d'energia neta i autor de l'estudi. Va dir Markides.
Les fulles fotovoltaiques es basen en fulles reals i imiten el procés de transpiració, permetent a la planta transferir aigua de les arrels a les puntes de les fulles.
D’aquesta manera, l’aigua es pot moure, distribuir i evaporar a través de les fulles PV, mentre que les fibres naturals imiten els feixos de venes de les fulles, i l’hidrogel imita les cèl·lules d’una esponja per eliminar la calor de manera eficient de les cèl·lules solars.
A l'octubre de 2019, un equip de científics de la Universitat de Cambridge va desenvolupar una "fulla artificial" que pot produir un gas pur anomenat gas de síntesi amb només llum solar, diòxid de carboni i aigua.
Aleshores, a l’agost de 2020, els investigadors de la mateixa institució, inspirats en la fotosíntesi, van desenvolupar “fulles artificials” flotants que poden utilitzar la llum del sol i l’aigua per produir combustible net. Segons els informes en aquell moment, aquests dispositius autònoms serien prou lleugers per surar i ser una alternativa sostenible als combustibles fòssils sense assumir terres com les plaques solars tradicionals.
Les fulles poden ser la base per allunyar -se dels combustibles contaminants i cap a opcions més netes i més verdes?
La major part de l’energia solar (> 70%) que arriba a un panell de PV comercial es dissipa com a calor, donant lloc a un augment de la temperatura de funcionament i a un deteriorament significatiu del rendiment elèctric. L’eficiència energètica solar dels panells fotovoltaics comercials és normalment inferior al 25%. Aquí demostrem el concepte d’una fulla fotovoltaica de poligeneració híbrida amb una estructura de transpiració biomimètica feta a partir de materials respectuosos amb el medi ambient, barats i àmpliament disponibles per a un control i una poligeneració efectius de temperatura passiva. Hem demostrat experimentalment que la transpiració biomimètica pot eliminar uns 590 W/m2 de calor de les cèl·lules fotovoltaiques, reduir la temperatura de la cèl·lula en uns 26 ° C a 1000 W/m2 d’il·luminació i donar lloc a un augment relatiu de l’eficiència energètica del 13,6%. A més, les fulles fotovoltaques poden utilitzar sinèrgicament la calor recuperada per generar calor i aigua dolça addicionals alhora en un sol mòdul, augmentant considerablement l’eficiència general d’utilització d’energia solar del 13,2% a més del 74,5% i generant més d’1,1L/ h . / m2 d’aigua pura.
Hora de publicació: 29-2023 d'agost