I ricercatori dell'Imperial College di Londra hanno inventato una nuova struttura a forma di foglia che può raccogliere e generare energia solare fotovoltaica e produrre acqua dolce, imitando il processo che si verifica nelle piante reali.
Soprannominato "Foglio fotovoltaico", l'innovazione "utilizza materiali a basso costo che potrebbero ispirare una nuova generazione di tecnologie di energia rinnovabile".
Gli studi hanno dimostrato che le foglie fotovoltaiche "possono generare più del 10 percento in più di elettricità rispetto ai pannelli solari convenzionali, che perdono fino al 70 percento dell'energia solare nell'ambiente".
Se utilizzata in modo efficace, l'invenzione potrebbe anche produrre oltre 40 miliardi di metri cubi di acqua dolce all'anno entro il 2050.
"Questo design innovativo ha un grande potenziale per migliorare significativamente le prestazioni dei pannelli solari fornendo al contempo il rapporto costo-efficacia e la praticità", ha affermato il dott. Qian Huang, ricercatore emerito presso il Dipartimento di ingegneria chimica e autore del nuovo studio.
Le foglie artificiali sono progettate per eliminare la necessità di pompe, ventole, scatole di controllo e costosi materiali porosi. Fornisce inoltre energia termica, si adatta a diverse condizioni solari e tollera le temperature ambiente.
"L'implementazione di questo innovativo design del foglio può aiutare ad accelerare la transizione energetica globale affrontando due sfide globali pressanti: crescente domanda di energia e acqua fresca", ha affermato Christos Kristal, capo del laboratorio di processi energetici puliti e autore dello studio. Disse Markides.
Le foglie fotovoltaiche si basano su foglie reali e imitano il processo di traspirazione, permettendo alla pianta di trasferire acqua dalle radici alle punte delle foglie.
In questo modo, l'acqua può muoversi, distribuire ed evaporare attraverso le foglie fotovoltaiche, mentre le fibre naturali imitano i fasci vene delle foglie e l'idrogel imita le celle di una spugna per rimuovere in modo efficiente il calore dalle celle solari fotovoltaiche.
Nell'ottobre 2019, un team di scienziati dell'Università di Cambridge ha sviluppato una "foglia artificiale" che può produrre un gas puro chiamato gas di sintesi usando solo luce solare, anidride carbonica e acqua.
Quindi, nell'agosto 2020, i ricercatori della stessa istituzione, ispirati alla fotosintesi, hanno sviluppato "foglie artificiali" galleggianti che possono usare la luce solare e l'acqua per produrre carburante pulito. Secondo i rapporti al momento, questi dispositivi autonomi sarebbero abbastanza leggeri da galleggiare ed essere un'alternativa sostenibile ai combustibili fossili senza assumere terreni come pannelli solari tradizionali.
Le foglie possono essere la base per allontanarsi dai carburanti inquinanti e verso opzioni più pulite e più verdi?
La maggior parte dell'energia solare (> 70%) che colpisce un pannello fotovoltaico commerciale viene dissipata come calore, con conseguente aumento della sua temperatura operativa e un significativo deterioramento delle prestazioni elettriche. L'efficienza energetica solare dei pannelli fotovoltaici commerciali è in genere inferiore al 25%. Qui dimostriamo il concetto di una lama fotovoltaica di poligenerazione ibrida con una struttura di traspirazione biomimetica realizzata con materiali ecologici, economici e ampiamente disponibili per un efficace controllo della temperatura passiva e poligenerazione. Abbiamo dimostrato sperimentalmente che la traspirazione biomimetica può rimuovere circa 590 W/m2 di calore dalle cellule fotovoltaiche, ridurre la temperatura delle cellule di circa 26 ° C a 1000 W/m2 illuminazione e comportare un aumento relativo dell'efficienza energetica del 13,6%. Inoltre, le pale fotovoltaiche possono utilizzare sinergicamente il calore recuperato per generare calore aggiuntivo e acqua dolce contemporaneamente in un singolo modulo, aumentando notevolmente l'efficienza complessiva di utilizzo dell'energia solare dal 13,2% a oltre il 74,5% e generando oltre 1,1L/ h . / M2 di acqua pura.
Tempo post: agosto-29-2023