ورقة اصطناعية مبتكرة تعزز كفاءة الطاقة الشمسية بأكثر من 800%

سرايا - طور باحثون صينيون نوعاً جديداً من الأوراق الاصطناعية التي يمكنها تتبع حركة الشمس، تماماً مثل الأوراق الحقيقية للنباتات.

وهذه الورقة الجديدة قادرة على إنتاج الكهرباء وتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين، ويمكن أن تحدث ثورة في إنتاج الوقود، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".
وتجمع الورقة الاصطناعية الجديدة بين أقطاب كهربائية مرنة تعمل بالطاقة الشمسية وطلاء هلامي واقٍ، كما أنها تتضمن بنية داعمة مبتكرة من أنابيب الكربون النانوية المضمنة في بوليمر حساس للحرارة.
وعندما تتعرض الورقة الاصطناعية لأشعة الشمس، يتم تسخين هذه الأنابيب النانوية، مما يتسبب في انكماش البوليمر، تظل المناطق غير المعرضة لأشعة الشمس المباشرة في شكل متوسع، مما يؤدي إلى انحناء الورقة تجاه مصدر الضوء.


وتحافظ هذه العملية بشكل فعال على الورقة في مواجهة مصدر الضوء تلقائياً دون الحاجة إلى محركات أو أجهزة أخرى، وبحسب الباحثين، فإن هذه الآلية تشبه الطريقة التي تتبع بها النباتات، وخاصة المائية منها مثل Micranthemum glomeratum، الشمس.
وفي بحثهم المنشور في مجلة Advanced Functional Materials، أظهر الباحثون أن الورقة الجديدة تمثل تحسناً ملحوظا مقارنة بالأنظمة الصلبة التقليدية، وتنتج طاقة أكثر بنحو 800 مرة>
وقود الطبيعة
وتعمل الورقة الاصطناعية أيضا بشكل استثنائي تحت الماء، وهي بيئة حيث تكافح الألواح الشمسية التقليدية والأوراق الاصطناعية الأخرى غالباً للبقاء، ووفقاً للباحثين، أظهرت الورقة الجديدة أيضاً إنتاجاً مستقراً للهيدروجين والأكسجين من خلال تقسيم الماء بالكامل، مع تركيز المنتجات على كل من الأقطاب الكهربائية.
ويوضح الابتكار الأساسي كيف يمكن لمحاكاة حلول الطبيعة التغلب على الحواجز التقنية المستمرة، يساعد هذا التطور المثير للاهتمام في تعزيز عملية التمثيل الضوئي الاصطناعي من خلال معالجة المشكلة الأساسية المتمثلة في الاعتماد الزاوي في التقاط الطاقة الشمسية.
وإذا تم توسيع نطاق مثل هذه التكنولوجيا وجعلها أكثر قوة، فقد يؤدي ذلك إلى بداية عصر جديد من أنظمة الطاقة الشمسية وإنتاج الوقود الشمسي التي يمكن أن تعمل بشكل مستقل دون أنظمة تتبع ميكانيكية، وهذا من شأنه أن يمكن الصناعات من إنتاج الطاقة والوقود الحيوي بكفاءة أكبر وبتكلفة أقل.