[Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại
https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos
Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]
Công nghệ 'năng lượng mặt trời ban đêm' hiện có thể cung cấp năng lượng trong bóng tối
bởi Neil Martin, Đại học New South Wales
Nhóm nghiên cứu về ‘năng lượng mặt trời ban đêm’ của UNSW chụp qua camera hồng ngoại. Họ đã sử dụng cùng một loại công nghệ bán dẫn để lần đầu tiên sản xuất điện từ sự phát ra ánh sáng. Ảnh: Đại học New South Wales
Các nhà nghiên cứu của UNSW đã tạo ra một bước đột phá lớn trong công nghệ năng lượng tái tạo bằng cách sản xuất điện từ cái gọi là năng lượng mặt trời "chạy ban đêm".
Nhóm nghiên cứu từ Trường Kỹ thuật Quang điện và Năng lượng Tái tạo đã tạo ra điện từ nhiệt bức xạ dưới dạng ánh sáng hồng ngoại, giống như cách Trái đất lạnh đi bằng cách bức xạ vào không gian vào ban đêm.
Một thiết bị bán dẫn được gọi là đi-ốt quang xạ nhiệt, được cấu tạo từ các vật liệu có trong kính nhìn ban đêm, được sử dụng để tạo ra năng lượng từ sự phát ra ánh sáng hồng ngoại.
Kết quả của nghiên cứu hiện đã được công bố trên tạp chí ACS Photonics.
Mặc dù lượng điện năng được tạo ra ở giai đoạn này là rất nhỏ - ít hơn khoảng 100.000 lần so với lượng điện năng được cung cấp bởi một tấm pin mặt trời - các nhà nghiên cứu tin rằng kết quả có thể được cải thiện trong tương lai.
Trưởng nhóm nghiên cứu, Phó giáo sư Ned Ekins-Daukes cho biết: “Chúng tôi đã thực hiện một minh chứng rõ ràng về năng lượng điện từ một diode cảm biến nhiệt.
"Sử dụng máy ảnh ảnh nhiệt, bạn có thể thấy có bao nhiêu bức xạ vào ban đêm, nhưng chỉ trong tia hồng ngoại chứ không phải là các bước sóng nhìn thấy được. Những gì chúng tôi đã làm là tạo ra một thiết bị có thể tạo ra năng lượng điện từ việc phát bức xạ nhiệt hồng ngoại."
Dòng năng lượng
A / Giáo sư Ekins-Daukes cho biết quá trình này cuối cùng vẫn là khai thác năng lượng mặt trời, năng lượng chiếu vào Trái đất vào ban ngày dưới dạng ánh sáng mặt trời và làm ấm hành tinh.
Vào ban đêm, năng lượng tương tự này bức xạ trở lại khoảng trống rộng lớn, lạnh lẽo của không gian bên ngoài dưới dạng ánh sáng hồng ngoại với điốt phát xạ nhiệt hiện đã được chứng minh là có thể tạo ra điện bằng cách tận dụng quá trình này.
Ông nói: “Bất cứ khi nào có một luồng năng lượng, chúng ta có thể chuyển đổi nó giữa các dạng khác nhau. "Quang điện, sự chuyển đổi trực tiếp của ánh sáng mặt trời thành điện năng, là một quá trình nhân tạo mà con người đã phát triển để chuyển đổi quang năng thành điện năng. Theo nghĩa đó, quá trình biến nhiệt cũng tương tự như vậy; chúng ta đang chuyển hướng năng lượng truyền trong tia hồng ngoại từ một Trái đất ấm áp vào vũ trụ lạnh giá, "Tiến sĩ Phoebe Pearce, một trong những đồng tác giả của bài báo, nói thêm.
"Tương tự như cách pin mặt trời có thể tạo ra điện bằng cách hấp thụ ánh sáng mặt trời phát ra từ một mặt trời rất nóng, đi-ốt phát xạ nhiệt tạo ra điện bằng cách phát ra ánh sáng hồng ngoại vào một môi trường lạnh hơn. Trong cả hai trường hợp, chênh lệch nhiệt độ là thứ cho phép chúng ta tạo ra điện."
Bước đột phá của nhóm UNSW là một xác nhận thú vị về một quá trình lý thuyết trước đây và là bước đầu tiên trong việc chế tạo các thiết bị chuyên dụng và hiệu quả hơn nhiều, một ngày nào đó có thể thu năng lượng ở quy mô lớn hơn nhiều.
A / GS. Ekins-Daukes ví nghiên cứu mới này với công trình của các kỹ sư tại Bell Labs, người đã chứng minh pin mặt trời silicon thực tế đầu tiên vào năm 1954.
Một camera chụp ảnh nhiệt làm nổi bật lượng nhiệt tỏa ra từ Cảng Sydney và môi trường xung quanh nó trở lại bầu khí quyển vào ban đêm. Ảnh: Đại học New South Wales
Pin mặt trời silicon đầu tiên đó chỉ có hiệu suất khoảng 2%, nhưng hiện nay các tế bào hiện đại có thể chuyển đổi khoảng 23% ánh sáng mặt trời thành điện năng.
Và Tiến sĩ Michael Nielsen, đồng tác giả của bài báo, cho biết: "Ngay cả khi việc thương mại hóa các công nghệ này vẫn còn là một chặng đường dài, việc bắt đầu một ý tưởng đang phát triển là một nơi thú vị để trở thành một nhà nghiên cứu. .
"Bằng cách tận dụng kiến thức của chúng tôi về cách thiết kế và tối ưu hóa tế bào năng lượng mặt trời cũng như vay mượn vật liệu từ cộng đồng máy dò quang hồng ngoại tầm trung hiện có, chúng tôi hy vọng sẽ đạt được tiến bộ nhanh chóng trong việc thực hiện giấc mơ điện mặt trời vào ban đêm."
Nhóm nghiên cứu tin rằng công nghệ mới có thể có nhiều mục đích sử dụng trong tương lai bằng cách giúp sản xuất điện theo những cách hiện chưa thể thực hiện được.
Sức mạnh từ thân nhiệt
Một trong số đó có thể là cung cấp năng lượng cho các thiết bị sinh học, chẳng hạn như trái tim nhân tạo, hiện đang hết pin và cần được thay thế thường xuyên.
A / GS. Ekins-Daukes cho biết: "Về nguyên tắc, chúng ta có thể tạo ra năng lượng theo cách chúng ta đã chứng minh chỉ từ thân nhiệt — mà bạn có thể thấy phát sáng nếu nhìn qua máy ảnh nhiệt.
"Tóm lại, công nghệ này có khả năng thu thập năng lượng đó và loại bỏ nhu cầu sử dụng pin trong một số thiết bị — hoặc giúp sạc lại chúng. Đó không phải là thứ mà năng lượng mặt trời thông thường nhất thiết phải là một lựa chọn khả thi."
Các kết quả mới của UNSW được xây dựng dựa trên công trình trước đó của nhóm nơi đồng tác giả Andreas Pusch đã phát triển một mô hình toán học giúp hướng dẫn các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm của họ.
Nhóm nghiên cứu hiện hy vọng rằng các nhà lãnh đạo trong ngành sẽ nhận ra tiềm năng của công nghệ mới và hỗ trợ cho sự phát triển hơn nữa của công nghệ này.
"Ngay bây giờ, cuộc biểu tình mà chúng tôi có với
diode nhiệt điện tương đối rất thấp. Một trong những thách thức thực sự là phát hiện ra nó. Nhưng lý thuyết cho rằng công nghệ này cuối cùng có thể tạo ra khoảng 1/10 năng lượng của pin mặt trời ", Giáo sư Ekins-Daukes nói.
"Tôi nghĩ để đây là công nghệ đột phá, chúng ta không nên đánh giá thấp nhu cầu của các ngành công nghiệp phải tham gia và thực sự thúc đẩy nó. Tôi muốn nói rằng vẫn còn khoảng một thập kỷ nghiên cứu của các trường đại học ở đây. ngành công nghiệp để lấy nó.
"Nếu ngành công nghiệp có thể coi đây là một công nghệ có giá trị đối với họ, thì tiến độ có thể cực kỳ nhanh chóng.
"Phép màu của năng lượng mặt trời ngày nay là nhờ các nhà nghiên cứu nổi tiếng thế giới như Giáo sư Khoa học giáo Martin Green tại UNSW, mà còn ở các nhà công nghiệp, những người đã huy động được số tiền lớn để mở rộng quy mô sản xuất."
