FoodPro Preloader

Plumb Secrets of Light å låse opp bedre ren energi


Skyting mot den grunnleggende vitenskapens tilbakevendende mørke, forskerne ser på fysikken bak fange og produsere lysarbeid som kunne belyse gjennombrudd i ren energi. I kampen mot klimaendringer fokuserer regjeringer og private selskaper mye på oppmerksomheten på tekniske enheter som lyspærer og solceller, etterfulgt av effektivitetsgevinster med én prosentpoeng. Diss

Skyting mot den grunnleggende vitenskapens tilbakevendende mørke, forskerne ser på fysikken bak fange og produsere lysarbeid som kunne belyse gjennombrudd i ren energi.

I kampen mot klimaendringer fokuserer regjeringer og private selskaper mye på oppmerksomheten på tekniske enheter som lyspærer og solceller, etterfulgt av effektivitetsgevinster med én prosentpoeng.

Disse marginale forbedringene kan få store effekter: FNs miljøprogram anslår at 19 prosent av verdens elektrisitet går mot belysning, og står for opptil 8 prosent av de globale klimagassutslippene.

I USA forbruker bolig- og næringslivet 412 milliarder kilowatt-timer med strøm i 2014, som utgjør 11 prosent av total strømforbruk, ifølge US Energy Information Administration.

I mellomtiden har verden nå distribuert mer enn 178 gigawatt av solcelle-solenergi, som omfatter 1 prosent av verdens elektrisitetsproduksjon, ifølge International Energy Agency.

Men forskere sier at det fortsatt er grunnleggende vitenskap å utforske når det gjelder å utnytte lys, og at å finne ut dette kan låse opp helt nye måter å designe og bygge rene energisystemer på. Og marginale forbedringer kan være for lite og for sent til å gjøre en stor buk i det forandrede klimaet.

Ser til planter for å forbedre fornybar kraft
I en studie publisert i forrige uke i journalen Nature Communications studerte en gruppe forskere en enhet som etterligner hvordan planter bruker sollys til å gjøre nyttige ting.

Jürgen Hauer, medforfatter av rapporten og en junior forskningsgruppe leder ved Photonics Institute of Vienna University of Technology, forklarte at naturlige systemer har utviklet seg til å bruke lys effektivt, men det er noen advarsler før ingeniører kan designe en solcelle Det fungerer like effektivt som et blad.

"Naturlige systemer har ikke noe evolusjonært trykk for å gjøre det mest strukturerte systemet, " sa han. "De er mye mer kompliserte og fleksible enn noe du kan drømme om å produsere i industriell skala."

En levende organisme vokser, reparerer seg selv og tilpasser seg miljøet, mens et solpanel må forbli intakt i 20 år eller mer. Likevel begrunnet forskerne at det kan være noen nyttige egenskaper i de første trinnene i fotosyntese, spesielt hvor en molekylær struktur fanger lys.

Teamet undersøkte en kunstig lysopptaker, et aggregat av tusenvis av individuelle lysabsorberende molekyler anordnet i en sylinder som er analog med antennekomplekset i planter som fanger og overfører energi fra lys.

Ved hjelp av korte laserpulser så Hauer og hans medarbeidere hvordan energi oppførte seg i høven. Fra tidligere eksperimenter kom to konkurrerende teorier for å forklare hvordan planter manipulerte solenergi. En fast at energien var inneholdt i vibrasjoner i molekyler. De andre nevnte kvanteffekter var på jobb, med energi holdt i spennende elektroner delt mellom molekyler.

Forsøket viste at laserpulsen skapt en energibrytelse i høstemaskinen som lengtes lengre enn hver modell ville forutse. "Det vi så, var svingingen elektronisk, men det trengte en vibrasjon å være så lang levetid, " sa Hauer. "Sannheten var et sted i midten."

Å tømme ut hvordan planter bruker lys kan føre til forbedringer i fornybar energi, som å designe solmaterialer som optimaliserer både elektronisk og vibrasjonell energioverføring. "Hvis vi forstår det bedre, kan vi ta disse designprinsippene og anvende dem på en ny generasjon solceller, " sa Hauer.

Lyser veien til nye solcellepaneler
En annen studie, publisert i forrige uke i journalen Physical Review Letters, presenterte en lysemitterende enhet som stikker godt over sin vekt, noe som gjør at den ser ut som 10.000 ganger større enn dens fysiske størrelse.

Enheten i dette tilfellet er en resonator, en struktur laget av materialer som konsentrerer og forsterker lys, og utnytter dens wavelike egenskaper. Resonatoren, når den er innebygd i et materiale med en brytningsindeks nærmer seg null (et vakuum har en brytningsindeks på 1), produserte en lyse tverrsnittsorden større enn dens faktiske størrelse.

Disse egenskapene er nyttige i en rekke bruksområder, forklarte Ming Zhou, hovedforfatter av rapporten og en doktorgradsstudent i elektroteknikk og datateknikk ved University of Wisconsin, Madison. På grunn av forsterkningen kan resonatoren forbedre ytelsen til kameraer på jakt etter små lys av lys, som de som brukes i mikroskoper.

Dens energispredningsevner kunne gjøre resonatoren til et godt passivt kjølesystem, som en ekstremt effektiv kjølevann. Det kan også tilby mer effektiv belysning i belysningsapplikasjoner.

Resonatoren kan også forbedre solcellepaneler som er avhengige av konsentratorer. "Solcelleindustrien bruker linser, så konsentrasjonsforholdet er svært begrenset, " sa Zhou. "For solceller, vil du konsentrere lyset i et lite område for å produsere strøm." Resonatorens lysforsterkning utgjør drastisk bedre enn linsene i denne oppgaven.

Både Zhou og Hauer advarte at deres arbeid er langt oppstrøms, og det vil trolig være år før deres funn oversetter til bedre lyspærer og solpaneler. Imidlertid kan slike funn tyde på en vei mot langt overlegent ren teknologi.

Reprinted from Climatewire med tillatelse fra Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500

12 Must-See Skywatching-arrangementer i 2012Jordens CO2 kunne spike til et nivå ikke sett siden dinosaureneHorror of Horror: Lusitania Sunk;  Giftgass på slagmarkenEPA beveger seg til å kutte metanlekkasje fra olje og gassSolsystemets måler kan ha oppstått av langvarige planetariske ringerSjeldne FlareBali Volcano: Indonesia Bestiller Umiddelbar Evakuering som Høyest Alert UtgittZoo Illogisk: Ugly Animals trenger beskyttelse mot utryddelse, også