科学可以使太阳能红利倍增

科学可以使太阳能红利翻倍v

太阳的光线可以通过新技术产生更多的能量。 图片:Marty Finney Unsplash

研究人员发现了三种将太阳能红利翻倍的新方法,使太阳更加努力,为可再生经济提供更多。

由二氧化硅和空气制成的新型半透明材料可以使太阳能红利倍增,收集太阳能和太阳能 将温度升至200°C,提供新的方式来加热家庭或电力工业过程。

同一个美国城市的其他研究人员认为,他们可能正在通过太阳能电池提供更多电力。 他们发现了 制造单个光子的方法不是移动一个电子而是移动两个电子.

沙特阿拉伯的第三个团队现在已经证明他们的太阳能电池阵不仅可以产生电力:他们也可以 把海水变成新鲜的饮用水 在相同的时间。

这三种技术都处于实验室阶段。 这三者距离任何规模的商业开发还有很长的路要走。 但这三个也是世界实验室工作中非凡的创造力和想象力的示范,因为科学家正在寻找解决零碳世界能源挑战的新方法,并在不将行星温度提升到危险水平的情况下提供更多能量。

研究人员一直致力于研究方法 将二氧化碳转化为燃料, 至 温暖而明亮的房屋,透明木材, 至 从脚步中产生力量从蒸发中收获电能.

太阳能喷射

所有这三个最新的曲折以不同的方式利用太阳光,并使用新材料来提高效率水平。

麻省理工学院的研究人员在美国化学学会期刊上发表了一篇报道 ACS纳米 他们已开发出95%半透明的绝缘材料。

气凝胶是一种用二氧化硅制成的泡沫,不与水混合,而是与空气结合在一起。 这些卓越的面料已经存在了几十年 - 美国航天局 美国宇航局一直在试验它们 - 虽然这些不可能的结构具有无可比拟的绝缘性能,但它们迄今为止的透明度有限。

研究人员开发出一种轻巧,清晰的版本,几乎看不见。 光线通过并产生热量 - 但热量无法逃逸,并在由黑暗的光吸收材料制成的被动太阳能收集系统中积聚。 在马萨诸塞州寒冷的冬季,麻省理工学院建筑物屋顶上的一个测试设备设法提高了220°C的温度。

Rulebreaker

同一机构的其他科学家在该杂志上报道 自然 他们新的全功能太阳能电池似乎打破了物理规则之一:到目前为止,任何传统的硅基太阳能电池都受到简单算法的限制。 需要一个光子光来移动一个电子并建立电流。

因此,太阳能电池的最大理论效率为29.1%。 但麻省理工学院的一个专家团队一直在试验一种新的材料,称为激子,存在于激发状态的织物,并允许能量包传播,结合或分裂。

在最新的实验中,硅电池的离谱材料涂层(厚度只有10十亿分之一米)会吸收光子,形成一个激子,然后分成两个激子。

研究突破听起来很简单,但在麻省理工学院的科学家们找到了将额外的能量转移到硅太阳能电池中的方法之前,已经让麻省理工学院的科学家忙碌多年,并且从一包阳光中设置了两个电子。

“这一战略......有可能将发电厂从水资源消费者转变为淡水生产者”

因此,理论上,新的涡轮增压表面可以使太阳能电池的最大效率超过35%。 在实践中,商业应用可能需要数年时间。

但是,沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学的一个团队已经将光伏电池与先进的膜技术相结合,同时解决了两个问题。

发电是一个水贪婪的过程:在欧洲和美国,所有用水的一半用于能源生产。 海水淡化 - 从盐水中蒸馏出淡水的行为 - 是一项耗电的行动。 在阿拉伯国家,淡水工业消耗的电力超过全国总电量的15%。

沙特的团队报告 自然通讯 他们在一次操作中成功地将两种太阳能技术结合起来。

利用热量

他们设计了一个三级膜蒸馏装置,该装置安装在光伏面板的背面,以便通常由面板散发的热量用于蒸发水。 该设备具有商用太阳能电池的所有效率,但与大多数现有设备相比,其净化水的产生速率更高。 诀窍是利用通常在光伏发电中浪费的热量来推动增加新鲜水供应的能源需求方式。

研究人员表示,研究人员称,2025将从969十亿平方米土地上的光伏电池产生4千兆瓦。 他们假设每年将有200天具有适当的阳光。 他们做出了他们所谓的保守假设,即他们的新阵列可以以每平方米每天5千克的速度从咸水,废水或海水中提供淡水。

在供水不成问题的地方,剩余的水可用于清洗太阳能电池板上的灰尘,或灌溉农作物。 如果所有这些太阳能电池阵列都装有新的膜背衬,他们每天还可以生产4十亿立方米的淡水。 这是10饮用的总饮用水的2017%。

科学家说,这种策略有可能“将发电厂从水资源消费者转变为淡水生产者”。 - 气候新闻网

关于作者

Tim Radford,自由记者Tim Radford是一名自由记者。 他曾经工作过 守护者 对于32年,成为(除其他事项外)的信件编辑,美术编辑,文学编辑和科学编辑。 他赢得了 英国科学作家协会协会 年度科学作家奖四次。 他曾在英国的英国委员会任职 国际减少自然灾害十年。 他曾在数十个英国和国外城市讲过科学和媒体。 

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本文最初出现在气候新闻网上

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