อนุภาคนาโนประกอบตัวเองเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์

"นี่คือวิธีใหม่อย่างสิ้นเชิงในการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ หมายความว่าเราสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าได้โดยไม่คำนึงถึงสภาพอากาศ ช่วงเวลาของวัน ฤดูกาล หรือตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ เป็นระบบปิดที่สามารถทำงานได้โดยไม่ก่อให้เกิดคาร์บอน การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์" หัวหน้าฝ่ายวิจัย Kasper Moth-Poulsen ศาสตราจารย์ประจำภาควิชาเคมีและวิศวกรรมเคมีแห่ง Chalmers กล่าว เทคโนโลยีใหม่นี้อิงตามระบบพลังงานแสงอาทิตย์ MOST – Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems ซึ่งพัฒนาขึ้นที่ Chalmers University of Technology พูดง่ายๆ ก็คือ เทคโนโลยีนี้ใช้โมเลกุลที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งจะเปลี่ยนแปลงรูปร่างเมื่อสัมผัสกับแสงแดด การวิจัยได้รับความสนใจอย่างมากทั่วโลกเมื่อมีการนำเสนอในช่วงก่อนหน้านี้ การศึกษาใหม่ซึ่งตีพิมพ์ในCell Reports Physical Scienceและดำเนินการโดยความร่วมมือกับนักวิจัยในเซี่ยงไฮ้ ก้าวไปอีกขั้นของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ โดยมีรายละเอียดว่าจะสามารถใช้ร่วมกับเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริกขนาดเล็กเพื่อแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้อย่างไร ชิปบางเฉียบเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้า นักวิจัยชาวสวีเดนได้ส่งโมเลกุลที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งเต็มไปด้วย พลังงานแสงอาทิตย์ ไปยังเพื่อนร่วมงานของ Tao Li และ Zhiyu Hu ที่ Shanghai Jiao Tong University ซึ่งพลังงานถูกปลดปล่อยและเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่พวกเขาพัฒนาขึ้นที่นั่น โดยพื้นฐานแล้วแสงแดดของสวีเดนถูกส่งไปยังอีกฟากหนึ่งของโลกและเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าในจีน "เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นชิปที่บางเฉียบที่สามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น หูฟัง นาฬิกาข้อมืออัจฉริยะ และโทรศัพท์ จนถึงตอนนี้ เราผลิตไฟฟ้าได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่ผลลัพธ์ใหม่แสดงให้เห็นว่าแนวคิดนี้ใช้งานได้จริง มันดูดีมาก มีแนวโน้มที่ดี” นักวิจัย Zhihang Wang จาก Chalmers University of Technology กล่าว ปราศจากซากดึกดำบรรพ์ ปราศจากมลพิษ งานวิจัยนี้มีศักยภาพที่ดีในการผลิตพลังงานทดแทนและปราศจากการปล่อยมลพิษ แต่การวิจัยและพัฒนาจำนวนมากยังคงอยู่ก่อนที่เราจะสามารถชาร์จอุปกรณ์ทางเทคนิคของเราหรือทำให้บ้านของเราร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ที่เก็บไว้ในระบบ "ร่วมกับกลุ่มวิจัยต่าง ๆ ที่รวมอยู่ในโครงการ ขณะนี้เรากำลังทำงานเพื่อปรับปรุงระบบ ปริมาณไฟฟ้าหรือความร้อนที่สามารถสกัดได้จำเป็นต้องเพิ่มขึ้น แม้ว่าระบบพลังงานจะขึ้นอยู่กับวัสดุพื้นฐานที่เรียบง่าย แต่ก็จำเป็นต้อง นำมาปรับใช้ให้เพียงพอต่อต้นทุนในการผลิต และทำให้สามารถเปิดตัวในวงกว้างมากขึ้นได้" Kasper Moth-Poulsen กล่าว เพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีส่วนใหญ่ ระบบกักเก็บพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ระดับโมเลกุลส่วนใหญ่เป็นระบบพลังงานปิดที่อาศัยโมเลกุลของคาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ซึ่งเมื่อโดนแสงแดดจะเปลี่ยนรูปร่างเป็นไอโซเมอร์ที่อุดมด้วยพลังงาน ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียวกัน แต่จัดกันคนละแบบ ไอโซเมอร์สามารถเก็บไว้ในรูปของเหลวเพื่อใช้ในภายหลังเมื่อจำเป็น เช่น ตอนกลางคืนหรือในฤดูหนาว นักวิจัยได้ปรับปรุงระบบจนสามารถกักเก็บพลังงานได้นานถึง 18 ปี ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ออกแบบมาเป็นพิเศษจะปล่อยพลังงานที่บันทึกไว้ออกมาในรูปของความร้อนในขณะที่คืนโมเลกุลกลับคืนสู่รูปร่างเดิม ดังนั้นจึงสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในระบบทำความร้อนได้ เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกขนาดบางไมโครเมตร ระบบพลังงานนี้ยังสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ตามต้องการ