اكتشف العلماء نوعاً معيناً من المعادن لديه الخصائص المناسبة لاستخراج الطاقة من مصادر متعددة في نفس الوقت فيمكن لذلك المعدن تحويل الطاقة الشمسية ، والحرارية ، والطاقة الحركية إلى كهرباء.
ويطلق علي هذا المعدن اسم بروفيسكايت "perovskite" وهي عائلة من المعادن ذات تركيب بلوري معين - وهذه هي المرة الأولى التي يكتشف الباحثون معدناً يمكنه تحويل الطاقة من جميع تلك المصادر الثلاثة في درجة حرارة الغرفة وفي وقت واحد.
ومنذ اضافة معدن البروفيسكايت إلي أول خلية شمسية في عام 2009، تبين للعلماء أن هذا المعدن سوف يكون له شأن كبير في مجال تكنولوجيا الطاقة المتجددة.
وقد أثبتت الخلايا الشمسية المصنوعة من معدن البيروفيسكايت أنها أرخص وأكثر كفاءة من خلايا السليكون الشمسية التقليدية، وزادت مستويات كفاءتها من 3.8 في المئة في 2009 حتي 22.1 في المئة في عام 2016، مما يجعلها أسرع تكنولوجيا الطاقة الشمسية حتي الآن .
وتظل هناك مشكلة كبري في استغلال الطاقة الشمسية وتتمثل في عدم سطوع الشمس أو سطوعها لفترات قصيرة ولذلك يجب استخدام بعض الأجهزة التي يمكنها التغلب علي ذلك .
وقام فريق من الباحثين بجامعة (أولو) - فنلندا باختبار أنواع مختلفة من معدن البروفيسكايت لمعرفة ما إذا كان أي منهم لديه القدرة علي تحويل الطاقة من مصادر متعددة، وقد وقع اختيار فريق البحث علي مادة KBNNO وهي مادة عازلة عقوبة الاستقطاب ، مليئة بثنائيات الاقطاب الكهربائية الصغيرة مماثلة لإبرة البوصلة.
وبينما لاتستطيع الخلايا الشمسية العادية انتاج طاقة كافية لتشغيل الآلات الكبيرة ، فإن الخلايا الشمسية المضاف لها معدن البروفيسكايت يمكنها ذلك ، كما يمكن استخدامها في صناعة الأجهزة الإلكترونية كالهواتف والحواسب المحمولة والأجهزة الأخري كما يؤكد فريق البحث .
ويقول أحد أعضاء الفريق البروفيسور يانغ باي يمكن أن يؤدي ذلك إلي تنمية ما يعرف بانترنت الأشياء والمدن الذكية، حيث استخدام الطاقة المتجددة. "
وبما أن مادة KBNNO هي مادة تحتوي علي ثنائيات أقطاب كهربائية صغيرة مثلها مثل بقية الفيروكهربائيات مما يعني إمكانية توليد طاقة كهربائية عند تعرضها للحرارة ، فعندما تتعرض البوصلة إلى المغناطيس، تتجه إبرة البوصلة إلي اتجاه معين. وبالمثل فعندما تستشعر المواد الفيروكهربائية أي تغير في درجة الحرارة تتولد الكهرباء . وتعرف هذه الخاصية بالكهرباء الحرارية pyroelectricity.
ومادة KBNNO هي عبارة ألواح ضوئية يمكنها توليد الكهرباء عند سقوط ضوء عليها ،كما أنها مواد كهروضغطية مما يعني إمكانية توليد الكهرباء من الضغط الناتج عن الحركة ، وعندما اختبر الباحثون خصائص تلك المادة في درجة حرارة الغرفة، وجدوا أن البروفيسكايت تتفوق عليها عندما يتعلق الأمر بتوليد الكهرباء من مصدر واحد من الطاقة، في حين أن مادة KBNNO يمكنها توليد الكهرباء من ثلاثة مصادر مختلفة في وقت واحد مما يجعلها أكثر قيمة في حالات معينة.
وأفاد الباحثون أيضا أنهم قد وجدوا طريقة لتعديل تركيب مادة KBNNO لتحسين خصائص استشعارها للضغط والحرارة لزيادة كفائتها .
بيروفسكايت (بالإنجليزية: Perovskite) وصيغته الجزيئية SrTiO3. واكتشفت مادة بيروفسكايت لأول مرة عام 1839 في جبال الاورال في روسيا وسميت بهذا الاسم تيمنا بعالم الفلزات الروسي ليف بيرفسكي.فالبيروفسكايت هي مادة تتمتع بهيكلية بلورية خاصة.وقد سبق لعلماء المواد أن بدأوا بإثبات الإمكانية الفولتضوئيّة للبيروفسكايت عام 2009، ومنذ ذلك الوقت، قامت العديد من المجموعات البحثية بتكوين البيروفسكايت ذات الفعالية الفولتضوئيّة وهي مشابهة للعديد من تلك الخلايا الشمسية التجارية.كذلك فإنّ البيروفسكايت هي أفعل من السيليكون في تحول بعض أجزاء الطيف الضوئي إلى كهرباء والعكس صحيح. لذلك فإنّ فعالية إستخدام البيروفسكايت تأتي من خلال مساهمتها في زيادة إنتاج الطاقة في غالبية الخلايا الشمسية وبالتالي تكاملها مع مادة السيليكون وليس إستبدالها.
أنترنت الأشياء (بالإنجليزية: Internet of Things - IoT)، مصطلح برز حديثا، يُقصد به الجيل الجديد من الإنترنت (الشبكة) الذي يتيح التفاهم بين الأجهزة المترابطة مع بعضها (عبر بروتوكول الإنترنت). وتشمل هذه الأجهزة الأدوات والمستشعرات والحساسات وأدوات الذكاء الاصطناعيالمختلفة وغيرها
المواد الفيروكهربائية Ferroelectric materials : هي نوع خاص من المواد العازلة حيث تمتلك هذه المواد استقطابا ذاتيا ( داخلي أو متأصل ) Spontaneous polarization والذي يمكن عكسه باستخدام مجال كهربائي خارجي ( بحيث يكون هذا المجال اكبر أو يساوي Ec ) ضمن مدى معين من درجات الحرارة .
عازل كهربائي (بالإنجليزية: dielectric) هي مادة يمر فيها المجال الكهربائي إلا أنها ليست بالضرورةموصلة للتيار الكهربائي. تختلف هذه عن العازل "insulator" بأنه يُستخدم كمادة عازلة بين الأقطابالمعدنية في المكثف مثلاً، بينما العازل "insulator" يستخدم لمنع مرور التيار الكهربائي عبره.
الألواح الضوئية (بالإنجليزية: Photovoltaics) أو طاقة ضوئية جهدية هي نظام كهروضوئييستخدم الطاقة الشمسية لتوليد الطاقة الكهربائية بكلفة زهيدة.
كتب
جهاد الزيادى
0 تعليقات