Pesquisadores do Imperial College London inventaram uma nova estrutura semelhante a uma folha que pode coletar e gerar energia solar fotovoltaica e produzir água fresca, imitando o processo que ocorre em plantas reais.
Apelidado de "folha fotovoltaica", a inovação "usa materiais de baixo custo que podem inspirar uma nova geração de tecnologias de energia renovável".
Estudos mostraram que as folhas fotovoltaicas "podem gerar mais de 10 % mais eletricidade do que os painéis solares convencionais, que perdem até 70 % da energia solar para o meio ambiente".
Se usado de maneira eficaz, a invenção também poderá produzir mais de 40 bilhões de metros cúbicos de água doce por ano até 2050.
"Esse design inovador tem um grande potencial para melhorar significativamente o desempenho dos painéis solares, fornecendo custo-efetividade e praticidade", disse o Dr. Qian Huang, pesquisador emérito do Departamento de Engenharia Química e autor do novo estudo.
As folhas artificiais são projetadas para eliminar a necessidade de bombas, ventiladores, caixas de controle e materiais porosos caros. Ele também fornece energia térmica, adapta -se a diferentes condições solares e tolera temperaturas ambientais.
"A implementação desse design inovador de folhas pode ajudar a acelerar a transição de energia global, abordando dois desafios globais prementes: a crescente demanda por energia e água doce", disse Christos Kristal, chefe do laboratório de processos de energia limpa e autor do estudo. Markides disse.
As folhas fotovoltaicas são baseadas em folhas reais e imitam o processo de transpiração, permitindo que a planta transfira água das raízes para as pontas das folhas.
Dessa maneira, a água pode se mover, distribuir e evaporar através das folhas fotovoltaicas, enquanto as fibras naturais imitam os feixes da veia das folhas, e o hidrogel imita as células de uma esponja para remover eficientemente o calor das células PV solares.
Em outubro de 2019, uma equipe de cientistas da Universidade de Cambridge desenvolveu uma “folha artificial” que pode produzir um gás puro chamado gás de síntese usando apenas luz solar, dióxido de carbono e água.
Então, em agosto de 2020, pesquisadores da mesma instituição, inspirados na fotossíntese, desenvolveram “folhas artificiais” flutuantes que podem usar a luz solar e a água para produzir combustível limpo. Segundo relatos da época, esses dispositivos autônomos seriam leves o suficiente para flutuar e ser uma alternativa sustentável aos combustíveis fósseis sem pegar terra como painéis solares tradicionais.
As folhas podem ser a base para se afastar dos combustíveis poluentes e em direção a opções mais limpas e verdes?
A maior parte da energia solar (> 70%) que atinge um painel PV comercial é dissipada como calor, resultando em um aumento na temperatura operacional e em uma deterioração significativa no desempenho elétrico. A eficiência energética solar dos painéis fotovoltaicos comerciais é tipicamente inferior a 25%. Aqui, demonstramos o conceito de uma lâmina fotovoltaica híbrida com uma estrutura de transpiração biomimética feita de materiais ambientalmente amigáveis, baratos e amplamente disponíveis para controle e polergeração passiva eficazes. Demonstramos experimentalmente que a transpiração biomimética pode remover cerca de 590 W/m2 de calor de células fotovoltaicas, reduzir a temperatura celular em cerca de 26 ° C a 1000 W/m2 iluminação e resultar em um aumento relativo na eficiência energética de 13,6%. Além disso, as lâminas fotovoltaicas podem usar sinergicamente o calor recuperado para gerar calor e água fresca adicionais ao mesmo tempo em um único módulo, aumentando bastante a eficiência geral da utilização de energia solar de 13,2% para mais de 74,5% e gerando mais de 1,1L/ h . / m2 de água pura.
Hora de postagem: 29-2023 de agosto