ابتكار أسلاك ثورية من السيليكون تحول ضوء الشمس إلى كهرباء

ابتكار أسلاك ثورية من السيليكون تحول ضوء الشمس إلى كهرباء

زاد الاردن الاخباري -

صمم باحثون في جامعة نورث كارولينا في الولايات المتحدة الأمريكية، أسلاكًا ثورية من السيليكون يمكنها تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء عن طريق تقسيم الماء إلى أكسجين وغاز الهيدروجين، وهي بديل، أكثر صداقة للبيئة، للوقود الأحفوري.

وأوضح العلماء، أنه لأول مرة منذُ 50 عاماً، بات يمكن تقسيم الماء السائل إلى أكسجين وغاز الهيدروجين باستخدام الكهرباء المنتجة عن طريق إضاءة قطب أشباه الموصلات.

ورغم أن الهيدروجين المولّد باستخدام الطاقة الشمسية هو شكل واعد من أشكال الطاقة النظيفة، إلا أن الكفاءة المنخفضة والتكاليف المرتفعة أعاقت إدخال محطات الهيدروجين التجارية التي تعمل بالطاقة الشمسية.

ويشير تحليل الجدوى الاقتصادية إلى أن استخدام "ملاط" من الأقطاب الكهربائية المصنوعة من الجسيمات النانوية بدلاً من تصميم الألواح الشمسية الصلبة يمكن أن يخفض التكاليف بشكل كبير؛ ما يجعل الهيدروجين المنتج بالطاقة الشمسية منافسًا للوقود الأحفوري.

ومع ذلك، فإن معظم المحفزات القائمة على الجسيمات الحالية التي تنشط بالضوء، والتي يشار إليها أيضا باسم المحفزات الضوئية، يمكنها امتصاص الأشعة فوق البنفسجية فقط؛ ما يحد من كفاءتها في تحويل الطاقة تحت الإضاءة الشمسية.

ويعمل أستاذ الكيمياء جيمس كاهون وزملاؤه على التوليف الكيميائي للمواد النانوية شبه الموصلة ذات الخصائص الفيزيائية الفريدة التي يمكن أن تتيح مجموعة من التقنيات، من الخلايا الشمسية إلى ذاكرة الحالة الصلبة.

وصمم كاهون وفريقه، خلال الدراسة المنشورة في مجلة "Nature"، أسلاكًا نانوية جديدة تحتوي على خلايا شمسية متعددة على طول محورها حتى يتمكنوا من إنتاج الطاقة اللازمة لتقسيم المياه.

وقال كاهون، إن هذه التقنية تجمع بين المزايا المادية والاقتصادية للسيليكون والمزايا الضوئية للأسلاك النانوية، التي يقل قطرها عن الطول الموجي للضوء الممتص، وفق قوله.

وتابع: "نظرًا لعدم التناسق المتأصل في تقاطعات الأسلاك، تمكنا من استخدام طريقة كهروكيميائية تعمل بالضوء لإيداع المحفزات المساعدة بشكل انتقائي على نهايات الأسلاك لتمكين فصل الماء".

---