A napelemek következő generációja, és a „cseppfolyós napfény”

A napelemek következő generációja, és a „cseppfolyós napfény”

A napelemek egy új generációja van előkészületben az Egyesült Államokban, amely leválthatja az általunk jelenleg használt szilícium-alapú napelemeket.

A varázsszó pedig egy, a 19. század óta ismert ásvány, a perovszkit lesz.

Nem cseng ismerősen a neve?

Egyáltalán nincs mit szégyellni ezen, hiszen ezt a főleg kalciumból és titánból álló oxidásványt eddig nemigen használták semmire.

Most azonban megváltozhat a helyzet, ugyanis nagyobb hatásfok mellett jóval olcsóbban állítható elő belőle napelem cella, ezzel letaszíthatja trónjáról a szilíciumot.

Hogy miért nem volt használatos eddig, az egy remek kérdés, de sokszor láttunk már olyat, hogy a jobb megoldás csak később született meg, egy már korábban ismert anyagból.

A tömeges, kereskedelmi célú gyártás még nem kezdődött meg, egyelőre kísérleti szakaszban van a dolog, viszont egy rejtélyes jelenség borzolta a tudósok kedélyeit, amit úgy tűnik, hogy az Észak-Karolinai Egyetem kutatóinak most sikerült megoldania.

Az adalékok rejtélye

Az adalékok rejtélye

A perovszkit halogén napelemek, mint említettük, hatékonyabbak és olcsóbbak lesznek, mint a jelenleg használt szilíciumkristályosak, és ennek az alapvető oka az alapanyagban keresendő.

A perovszkit (CaTiO3) halogenid vegyületei lényegében sók, melyek egyaránt tartalmaznak pozitív és negatív töltésű ionokat, így tartva fenn egy semleges töltést.

Remekül oldhatóak és kristályosíthatóak, így tökéletesen alkalmasak a fotovoltaikus rendszerek gyártásához, ezen kívül alacsony hőmérsékleten alakíthatóak, ami kedvez a gyártástechnológiának.

Ráadásul a szilíciummal ellentétben az esetleges kristályszerkezeti hibák nem befolyásolják markánsan a hatásfokot, emellett könnyen javíthatóak.

Egy kutatócsoport egy érdekes jelenségre lett figyelmes, nevezetesen arra, hogy ha a szintézis során a vegyülethez céziumot és rubídiumot kevernek, akkor a kristályszerkezet sokkal homogénebb lesz, ezzel még tovább növelve a stabilitást és a hatásfokot.

Csakhogy a folyamat miértje eddig ismeretlen volt a kutatók számára.

Árajánlatkérés itt!

A vendéganyagok csodás hatása

A vendéganyagok csodás hatása

Hogy megvizsgálják a problémát, a kutatók röntgenvizsgálat alá vetették a folyamatot, hogy megfigyeljék és nyomon kövessék a végbe menő változásokat és a kristályszerkezet alakulását a vegyület szintézise során.

Stefaan De Wolf, a King Abdullah Tudományegyetem docense szerint ezek a kísérletek kulcsfontosságúak, hogy megértsük, és a jövőben hasznosítani tudjuk az eljárást a perovszkit alapú napelemek gyártásában.

A kémiai folyamat néhány alkotóeleme eredetileg a kívánttól eltérő formában alkotott láncokat, amely szétszórhatta a kulcsfontosságú elemeket az anyag szerkezetében – ez olyasmi, ami korábban nem tűnt fel a szakértőknek.

Beszámolója szerint azzal, hogy egyidejűleg céziumot és rubídiumot adtak a vegyülethez, sikerült ezeket a nem kívánatos alakulásokat hatékonyan elnyomni, így egy sokkal homogénebb, ezáltal nagyobb hatásfokú működésre képes kristályszerkezet jött létre.

A következő nagy lépés az lesz, hogy az eljárást laboratóriumi méretekből iparivá alakítsák, és így megkezdődhessen világszinten is a perovszkit halogenid alapú napelemek gyártása.

A „cseppfolyósított napenergia” ötlete

A „cseppfolyósított napenergia” ötlete

A fosszilis üzemanyagokról megújulóra átállás az egész világot lázban tartja, és ez itt, Európában sincs másképpen.

A Zürichi Műszaki Főiskola a svájci állam és az EU támogatásával olyan kísérleteket folytat, hogy hogyan lehetséges koncentrált napenergia és víz felhasználásával folyékony üzemanyagot előállítani.

Ha sikerrel járnak, és a technológiát széles körben elérhetővé és használhatóvá teszik, azzal ki lehetne váltani olyan szennyező, szénhidrogén alapú üzemanyagok használatát, mint a kerozin.

Mindemellett a fosszilis ásványkincs végletekig tartó kiaknázása helyett egy szinte korlátlanul előállítható, megújuló energiahordozót alkotnának meg.

A víz és szén-dioxid felhasználásával készülő új üzemanyagot nemes egyszerűséggel „napkerozinként” emlegetik.

Az első kísérletek már sikerrel jártak, vagyis az elmélet már a terepen is bizonyította helyességét.

Árajánlatkérés itt!

A belülről hajtó napenergia

Valójában a Nap ereje csupán egy része a folyamatnak, hiszen a fényt lehetetlen bármilyen módon úgy átalakítani, hogy tárolható legyen, de az eljáráshoz elengedhetetlen.

A Spanyolországban megépített kísérleti telepen sikeresen állítottak elő cseppfolyós üzemanyagot vízből és szén-dioxidból, koncentrált napenergia segítségével.

Andreas Sizmann, a projekt vezetője szerint fontos lépést sikerült tenniük afelé, hogy a repülő- és hajóiparban leváltsák az eddig használt üzemanyagokat megújulóra, így téve a környezetért.

Az IMEDA Energia Intézmény területén felállított komplexumban speciális körülményeket kellett teremteni ahhoz, hogy a kísérlet sikerrel járjon.

Az alapelvhez az ókorig kell visszanyúlnunk, pontosabban egy, a középkorban kialakult ókori eredetű mondához.

A legenda szerint Arkhimédész görög feltaláló és zseni hatalmas, homorú tükrök segítségével verte vissza a rómaiak tengeri támadását.

Amikor a római hajóhad ostrom alá vette Szürakuszait, a görögök fényesre csiszolt, homorú bronztükrökkel összegyűjtötték és koncentrálták a Nap fényét, és így a falak tetejéről felgyújtották a támadók hajóit.

Valójában a legújabb kutatások szerint a tükrök csak elvakíthatták a római katonákat, és ágyúkkal meg görögtűzzel történt a valódi gyújtogatás, azonban maga az elv, hogy ilyen módon összegyűjteni a napfényt, tovább él mind a mai napig.

Trükkös tükrök

Trükkös tükrök

A kísérleti fázisban lévő előállító egység működési elve nagyon hasonló az említett legendához.

Maga az előállítási folyamat egy speciálisan felépített és kialakított toronyban megy végbe, koncentráló tükrük segítségével.

A torony mellé egy teljesen egyedi, napkövető rendszer is kivitelezésre került, amely egy kis területre fókuszálja a visszavert napsugarakat.

Az így létrejött, koncentrált napenergia elég elektromosságot képes termelni ahhoz, hogy a folyamathoz szükséges hőt megteremtsék.

Maga az előállító egység az emelvény tetején helyezkedik el, és a reakció végbemeneteléhez több, mint 1500 °C szükséges, vagyis gyakorlatilag egy nap-reaktorban termelődik az üzemanyag.

A termokémiai folyamat során a vízben található hidrogén lép reakcióba a szén-dioxiddal, és így egy hidrogénes, szén-monoxidos gáz jön létre, melyet ezután már csak cseppfolyósítani kell.

Az így létrejött üzemanyag bevezetésével számítások szerint 90%-kal csökkenne a károsanyag-kibocsájtás a jelenleg használtakhoz képest.

Ha széles körben megindulna az előállítása, és globális szinten elterjedne a használata, akkor a jelenlegi infrastruktúra átalakítása nélkül állhatna át a világ megújuló energiaforrásból származó üzemanyagra.

Ajánlatkérő űrlap

Az adatvédelmi tájékoztatót megismertem és az abban foglaltakat elfogadom.

Kérdésed van?
Tedd fel nekünk itt!
Az adatvédelmi tájékoztatót megismertem és az abban foglaltakat elfogadom.