الفيلم الشفاف الذي تم إنشاؤه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا قادر على تجميع الكميات الشمسية وإعطائها في شكل حرارة في الوقت المناسب.

مرحبًا بكم في قرائنا على صفحات مدونة iCover ! تخيل الملابس أو ، على سبيل المثال ، النظارات في السيارات وفتحات النوافذ التي يمكنها جمع وتراكم طاقة ضوء الشمس خلال النهار وإعطائها للمستهلك في شكل حرارة في الوقت المناسب - في ساعة أو يومين أو عدة أيام. هذه هي طريقة استخدام الطاقة الحرة من النور الذي اقترحه العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. فيلم البوليمر الرقيق الذي تم تطويره في مختبر MIT هو أول مادة غير سائلة ذات خصائص متشابهة ، والتي لا تتوافق بنجاح مع جميع الوظائف الثلاث فحسب ، ولكنها أيضًا ميسورة التكلفة وسهلة التصنيع والاستخدام. سنتحدث عن المواد الجديدة وآفاق استخدامها أدناه.



اقترح علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ديفيد جيتوميرسكي والأستاذ جيفري غروسمان وطالب الدراسات العليا يوجين تشو جمع وتخزين في الوقت المناسب ثم تحويل طاقة الشمس باستخدام طبقة رقيقة من البوليمر. يتكون الفيلم الذي يمكن تطبيقه على الأسطح المختلفة من ثلاث طبقات ، سمك كل منها 4 إلى 5 ميكرون.



تسمح ميزات المواد التي تم إنشاؤها باستخدامها في مجموعة متنوعة من المجالات. على سبيل المثال ، يستشهد العلماء بالملابس التي يمكن أن تكون دافئة إلى الحد المناسب عند الضرورة ، أو ، على سبيل المثال ، الزجاج الأمامي للسيارة ، والتي يمكن أن تتراكم طاقة الشمس خلال النهار وتطلقها في شكل حرارة عندما تكون هناك حاجة لتحرير نفسها من الصقيع. يمكن توسيع قائمة المجالات الواعدة حيث يمكن استخدام هذه التكنولوجيا مع بعض التحسينات الآن وفي المستقبل بشكل كبير.

الحلول الحالية التي تقدم تراكمًا واستخدامًا مفيدًا للطاقة الشمسية كمنتج التحويل النهائي يوفر الكهرباء ، في حين أن تكنولوجيا العلماء من ماساتشوستسيقترح استخدام الروابط التي تكونت نتيجة تفاعل كيميائي لتخزين الطاقة وتحويل الطاقة الشمسية التي تم جمعها خلال ساعات النهار إلى حرارة بدلاً من الطاقة الكهربائية. تكمن أصالة وقيمة الطريقة في حقيقة أن الطاقة المتراكمة في شكل مركبات كيميائية مستقرة يمكن "تخزينها" في غشاء بوليمر رقيق في تكوين جزيئي مستقر طالما كان ذلك ضروريًا. ولتنشيط عملية نقل الطاقة المتراكمة بالفعل إلى المستهلك ، سيكون من الضروري استخدام عامل تحفيز عامل خارجي - تأثير الحرارة أو الضوء أو الكهرباء. ونتيجة لذلك ، يمر التركيب الجزيئي للمركب إلى حالته الأولية المنخفضة الطاقة ، والتي يصاحبها إطلاق الطاقة المتراكمة في شكل حرارة. بطبيعة الحالالطاقة المستهلكة لتنشيط عملية إطلاق الحرارة أقل بكثير من الطاقة المنبعثة.



تجدر الإشارة إلى أن المبدأ الموصوف ليس جديدًا - فقد تم بالفعل اقتراح مواد يمكن أن تتراكم الطاقة الشمسية (STF) بسبب التفاعل الكيميائي الذي يحدث تحت تأثير الضوء في وقت سابق ، على وجه الخصوص ، في أعمال نفس الأستاذ غروسمان وشركاه. ولكن حتى الآن يقتصر نطاق تطبيقها على الحلول السائلة ، بينما ظل استخدامها مع المواد الكثيفة خارج الإمكانات. يقول David Zhytomyrsky ، "إن فيلم البوليمر المقترح ، هو المادة الأولى التي يمكن تطبيقها على الأسطح الكثيفة والصلبة ، وفقًا للمؤشرات الرئيسية ، تفي بأهدافها بالكامل ، وهي سهلة التصنيع ، وبأسعار معقولة بتكلفة".يقول تيد سارجينت ، الأستاذ في جامعة تورنتو الذي لم يشارك في الدراسة: "يفتح هذا العمل آفاقًا مثيرة للإعجاب لاستخدام نفس المادة لجمع الطاقة وتخزينها في وقت واحد".

يشارك تشو رأيه: "تتم العملية التكنولوجية للإنتاج في مرحلتين فقط ، وهي بسيطة للغاية وقابلة للتوسع بسهولة". كانت نقطة التحول في تاريخ التنمية هي الفهم بأن طبقة البوليمر الرقيقة ستكون قادرة على التعامل مع مهمة التراكم والاحتفاظ والتخلص من الحرارة في الوقت المناسب. هذا الحل هو الذي يجعل المادة عالمية تقريبًا ، مع النجاح المتساوي المستخدم على كل من الزجاج وسطح الملابس ، وعلى "دعم" المواد الكثيفة الأخرى.



_{التصوير باستخدام كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء توضح مستوى الشدة والإمكانات (الشكل 4 ملء الشاشة) للعمليات الجارية. مقياس درجة الحرارة.}

كمادة أساسية ذات خصائص ، في التقريب الأول ، تم استخدام azobenzenes وفقًا للأهداف المحددة. من خلال القدرة على تجميع طاقة ضوئية أثناء الانتقال من الشكل الأول إلى الثاني ، فإن هذه المركبات ، من ناحية أخرى ، ملائمة لأنها تتطلب جزءًا صغيرًا من الطاقة للتحويل العكسي للبنية الجزيئية وإطلاق جميع الطاقة الحرارية المتراكمة. في غياب التأثيرات الخارجية المذكورة أعلاه ، يمكن أن تبقى جزيئات azobenzene في واحدة من حالتين مستقرتين محتملتين إلى أجل غير مسمى.

من أجل ضمان كثافة طاقة أعلى ، وتوحيد الطاقة المخزنة وحساسية الفيلم للتأثيرات الخارجية ، قام العلماء بتعديل الصيغة الكيميائية الأولية للمركب. ونتيجة لذلك ، تم الحصول على مادة غشاء شفافة تمامًا تقريبًا (هناك صبغة صفراء طفيفة) مع الخصائص الفيزيائية والكيميائية المطلوبة.

الشفافية ، وفقًا لـ Grossman ، هي بالضبط الجودة التي ستسمح باستخدام الفيلم كعنصر مضاد للتجمد يوضع بين طبقتين من زجاج السيارات. في نفس الوقت ، تم التخلص من الحاجة إلى أسلاك التدفئة المستخدمة في أنظمة مكافحة الجليد الحديثة. وقد أظهر الأستاذ اهتمامًا محتملًا في استخدام التكنولوجيا المطورة من قبل شركة BMW ، التي عملت كراع رئيسي للمشروع ، حسبما قال الأستاذ. ستسمح لك هذه النظارات بتجميع الطاقة في كل مرة تكون فيها السيارة خاملة في مكان مشرق. في اللحظة المناسبة ، بعد بدء تشغيل المحرك ، سيكون الدافع التحفيزي قصير المدى من سلك تسخين واحد كافيًا لتنشيط وضع نقل الحرارة.

أجرينا سلسلة من الاختبارات تؤكد فعالية المبدأ المقترح والقدرة على التخلص من طبقة الجليد على الزجاج الأمامي. في هذه الحالة ، حتى لو كانت هذه الطبقة سميكة بما فيه الكفاية ، للخروج منها يكفي لإذابة مساحة الجليد المجاورة للزجاج. يقول غروسمان ، البقية ، تحت تأثير الجاذبية ، تنزلق نفسها.

على الرغم من النجاحات التي تحققت ، يواصل العلماء العمل على تحسين صيغة وهيكل المادة من أجل زيادة معاملات الشفافية وكثافة الطاقة. اليوم ، يمكن للفيلم المنشط أن يسخن حتى 10 درجات مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة وله لون مصفر ملحوظ قليلاً ، والهدف الفوري للفريق هو التغلب على الحاجز التالي عند 20 درجة مئوية وجودة جديدة من شفافية المواد. لكن الحل الموجود بالفعل ، وفقًا لـ Grossman ، يمكن أن يبسط بشكل كبير حياة سائقي السيارات الكهربائية عن طريق تقليل استهلاك البطارية المرتبط بمكافحة الصقيع في البرد بنسبة 30٪.

يقول البروفيسور سارجنت من جامعة تورنتو: "من وجهة نظر علمية وهندسية واقتصادية ، فإن التكنولوجيا التي تسمح لك بتخزين طاقة تدفق الضوء ، وحفظها على مستوى المركب الكيميائي وإعطائها في شكل طاقة حرارية ، يتم تنفيذها في وسائط" الحالة الصلبة "منخفضة التكلفة ، هي اليوم فريدة ومبتكرة". .

المصدر 1: موقع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

المصدر 2: phys.org

---

مقالاتنا وأحداثنا الأخرى

• مراجعة Meizu MX5: الجودة الأوروبية من المملكة الوسطى
• مستقبل محركات الأقراص M.2 SSD - Sandisk x300s Review
• ملحقات الألعاب كوغار. اضغط على "X" للفوز
• قم بشراء iMac أو Macbook للفوز بسماعة
• نظرة عامة على الهاتف الذكي ZTE Axon Mini - أوه ، هذه "mini"
• مراجعة جبرا الكسوف

Source: https://habr.com/ru/post/ar389353/