A legnagyobb előrelépés a tiszta energia terén 2016-ban

A tiszta energia kritikus lépéseket tett 2016-ban. A párizsi klímaegyezmény hatályba lépett , a napelemes telepítések ára tovább csökkent , beruházások a megújuló energiába szárnyalt , végre elindult a tengeri szélenergia az Egyesült Államokban, és a tudósok egy sor olyan technikai előrelépést tettek, amelyek azt ígérik, hogy a fenntartható energia egyre hatékonyabbá és megfizethetőbbé válik.

Ez utóbbi kulcsfontosságú, mivel még mindig a találmány a legbiztosabb módja az éghajlatváltozás legnagyobb hatásainak elkerülésének. A mai kereskedelmi forgalomban kapható megújuló technológiák nem képesek kielégíteni a világ összes energiaigényét, még akkor sem, ha agresszíven növelik őket. A National Renewable Energy Laboratory alapos elemzése szerint az Egyesült Államok 2050-re körülbelül 20 százalékkal marad el. Eközben az ENSZ éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testülete arra a következtetésre jutott a világnak az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását 70 százalékkal kell csökkentenie a század közepére, és közel nullára 2100-ra, hogy bármi esélye legyen elkerülni a felmelegedés mértékét, amely biztosíthatja a városok süllyedését, tömeges kihalásait és kiterjedt aszályokat.



Ezért nagyobb hatékonyságú megújuló energiaforrásokra, olcsóbb tárolásra, intelligensebb hálózatokra és hatékony rendszerekre van szükségünk az üvegházhatást okozó gázok leválasztására. Íme néhány 2016 legígéretesebb tudományos vívmánya.

Mesterséges fotoszintézis

A megújuló energiaforrások portfóliójának egyik döntő hiányzó darabja a tiszta folyékony üzemanyag, amely helyettesítheti a benzint és egyéb közlekedési üzemanyagokat. Az egyik legígéretesebb lehetőség a mesterséges fotoszintézis, amely a természet saját módszerét utánozza a napfény, a szén-dioxid és a víz üzemanyagokká történő átalakítására.

Az elmúlt években lassú, de folyamatos javulás történt ezen a területen. De ezen a nyáron a harvardi tudósok, Daniel Nocera és Pamela Silvers bementek partnerséget szerzőtársaikkal , kifejlesztett egy „bionikus levelet”, amely a napfény energiájának 10 százalékát képes felfogni és átalakítani, ami nagy előrelépés a területen. Ez is körülbelül 10-szer jobb, mint az átlagos növény fotoszintézise.

A kutatók kobalt-foszfor ötvözetből készült katalizátorokkal hasítják fel a vizet hidrogénre és oxigénre, majd speciálisan megtervezett baktériumokat állítanak be, hogy felszívják a szén-dioxidot és a hidrogént, és folyékony üzemanyaggá alakítsák.

Más laboratóriumok is jelentős előrelépéseket tettek a napelemes eszközök hatékonysága és tartóssága terén az elmúlt hónapokban, köztük a Lawrence Berkeley National Laboratory és a Joint Center for Artificial Photosynthesis. Ebben az évben az utóbbi laboratórium napenergiával hajtott eszközt hozott létre, amely 10 százalékos hatékonysággal alakította át a szén-dioxidot formiáttá. A formiát speciális üzemanyagcellák energiaforrásaként használható.

szemüveg, amely korrigálja a színvakságot

De a mezőny továbbra is jelentős technikai kihívásokkal néz szembe, mint korábban MIT Technology Review A történet elmagyarázza, és a kereskedelmi termékek még valószínűleg évekre vannak hátra.

Napelemes termofotovoltaik

Idén tavasszal az MIT kutatóiból álló csapat jelentették egy termofotovoltaikus napelemes eszköz kifejlesztése, amely potenciálisan túllépheti a napelemekben használt hagyományos fotovoltaikus elemek elméleti hatékonysági határait. Ezek a szabványos napelemek csak a napfény színspektrumának egy töredékéből képesek elnyelni az energiát, főként az ibolyától a vörösig terjedő vizuális fényt.

Az MIT tudósai azonban hozzáadtak egy köztes komponenst, amely szén nanocsövekből és nanofotonikus kristályokból áll, amelyek együtt mintegy tölcsérként működnek, energiát gyűjtenek a napból, és egy keskeny fénysávba koncentrálják.

A nanocsövek a teljes színspektrumon felfogják az energiát, beleértve a láthatatlan ultraibolya és infravörös hullámhosszt is, és mindezt hőenergiává alakítják. Ahogy a szomszédos kristályok magas hőmérsékletre, körülbelül 1000 °C-ra felmelegszenek, fényként adják vissza az energiát, de csak abban a sávban, amelyet a fotovoltaikus cellák képesek felfogni és átalakítani.

mennyibe kerül az előzetes orvosi

A kutatók azt sugallják, hogy a technológia optimalizált változata egy napon áttörheti a hagyományos napelemek 30 százalékos hatékonyságának elméleti felső határát. Legalábbis elvileg a szoláris termofotovoltaikusok 80 százalék feletti szintet érhetnek el, bár ez a tudósok szerint még messze van. De van még egy kritikus előnye ennek a megközelítésnek. Mivel a folyamatot végső soron a hő mozgatja, akkor is működhet, ha a nap bebújik a felhők mögé, csökkentve a szaggatottságot, amely továbbra is a napenergia egyik kritikus hátránya. Ha az eszközt olyan hőtároló mechanizmussal párosítanák, amely ilyen magas hőmérsékleten is működni tudna, akkor éjjel-nappal folyamatos napenergiát tudna biztosítani.

Perovskit napelemek

A perovskit napelemek olcsók, könnyen előállíthatók és nagyon hatékonyak a fényelnyelésben. Az anyag vékony filmrétege, amely egy bizonyos típusú kristályszerkezettel rendelkező hibrid szerves és szervetlen vegyületek osztálya, annyi fényt képes felvenni, mint a szabványos fotovoltaikában használt szilícium viszonylag vastag rétege.

Az egyik kritikus kihívás azonban a tartósság volt. A napenergiát ténylegesen elnyelő vegyületek gyorsan lebomlanak, különösen nedves és meleg körülmények között.

De a Stanford kutatócsoportjai, a Los Alamos National Laboratory és a Svájci Szövetségi Műszaki Intézet Más intézmények mellett ebben az évben jelentős lépéseket tett a perovszkit napelemek stabilitásának javítása terén, jelentős közleményeket publikálva Természet , Természet Energia , és Tudomány .

„Az év elején egyszerűen nem voltak stabilak hosszú ideig” – mondja Ian Sharp, a Lawrence Berkeley National Lab munkatársa. „De ezen a téren történt néhány igazán lenyűgöző előrelépés. Idén a dolgok tényleg komolyra fordultak.

Eközben más kutatóknak sikerült a hatékonyság növelése perovszkit napelemek, és ígéretes új utak azonosítása a további fejlődéshez.

Széntároló

A villamosenergia-termelés felelős az ország szén-dioxid-kibocsátásának 30 százalékáért, ezért minden csökkentési tervben döntő fontosságú, hogy a kibocsátást a forrásnál rögzítsük. Ebben az évben előrelépés történt a szén erőművekben történő leválasztásának számos új megközelítésében, beleértve a karbonát üzemanyagcellákat , valamint a létező technológia legalább néhány ígéretes megvalósítását a való világban. (Bár az biztos, hogy volt néhány éles negatív példák is.)

De a legtöbb ilyen megközelítés nyitva hagyja azt a kérdést, hogy mi a teendő a cuccokkal a sikeres rögzítés után. És ez nem kis probléma. A világ termel közel 40 milliárd tonna szén-dioxid évente.

Egy módszer azonban ígéretesebbnek tűnik, mint azt eredetileg hitték: a szén-dioxid eltemetése és kővé alakítása. 2012 óta a Reykjavik Energy CarbFix projekt Izlandon szén-dioxidot és vizet fecskendeznek be mélyen a föld alá, ahol reakcióba lépnek a régióban bőségesen előforduló vulkanikus bazaltkőzetekkel.

ben megjelent elemzés Tudomány júniusban azt találta, hogy a szén-dioxid 95 százaléka kevesebb mint két év alatt mineralizálódott, sokkal gyorsabban, mint a sok százezer év alatt. Egyelőre úgy tűnik, hogy nem szivárog ki üvegházhatású gázok, ami arra utal, hogy olcsóbb és biztonságosabb is lehet, mint a meglévő temetési módszerek.

Külső megfigyelők szerint azonban további kutatásokra lesz szükség annak megállapítására, hogy mennyire működik jól más területeken, különösen az óceánok feneke alatt.

Szén-dioxid etanollá

Egy másik ígéretes lehetőség a leválasztott szén-dioxidra, lényegében annak újrahasznosítása használható üzemanyagokká.

Emily csodalabor kísérleteinek listája

Az év elején az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumának kutatói rábukkantak egy módszerre, amellyel etanollá, a benzin adalékaként már használt folyékony üzemanyaggá alakították át. A csapat szénből, rézből és nitrogénből készült, texturált felületű katalizátort fejlesztett ki, amely az elektrokémiai reakciókat a nanotüskék csúcsaira koncentrálta – derül ki egy 2008-ban megjelent tanulmányból. Kémia kiválasztása októberben . Feszültség rákapcsolásakor a készülék a szén-dioxid-oldatot nagy hatékonysággal etanollá alakította. Az anyagok viszonylag olcsók is voltak, és az eljárás szobahőmérsékleten működött, mindkettő kritikus előny a jövőbeni kereskedelmi forgalomba hozatal szempontjából.

A szén-dioxidot, az égés hulladéktermékét vesszük, és ezt az égési reakciót visszafelé toljuk – mondta Adam Rondinone vezető szerző. híradás .

A leválasztott szén-dioxid átalakítása mellett az eljárás a szél- és napenergia-termelésből származó többletenergia tárolására is használható.

Egyes külső kutatók azonban szkeptikusak az első eredményekkel kapcsolatban, és izgatottan várják, hogy más laboratóriumok ellenőrizni tudják-e az eredményeket.

elrejt

Tényleges Technológiák

Kategória

Nincs Kategorizálva

Technológia

Biotechnológia

Technikai Politika

Klímaváltozás

Ember És Technológia

Szilícium-Völgy

Számítástechnika

Mit News Magazin

Mesterséges Intelligencia

Tér

Okos Városok

Blockchain

Feature Story

Alumni Profil

Öregdiák Kapcsolat

Mit News Funkció

1865

Az Én Nézetem

77 Mass Ave

Ismerje Meg A Szerzőt

Profilok A Nagylelkűségben

Az Egyetemen Látható

Öregdiák Levelei

Hírek

Mit News Magazine

Választások 2020

Indexszel

A Kupola Alatt

Tűzoltótömlő

Végtelen Történetek

Pandémiás Technológiai Projekt

Az Elnöktől

Fedősztori

Képgaléria

Ajánlott