GyártásTrend – A nap sugarait befogó műlevél forradalmasítja az elektromos energia termelést.
Kínai tudósok egy innovatív mesterséges levelet alkottak, amely a természetes levelekhez hasonlóan képes a nap útját követni az égen. Ez a különleges eszköz nem csupán elektromos áramot generál, hanem a vízmolekulákat hidrogénre és oxigénre is képes bontani. Ezzel a fejlesztéssel új távlatok nyílhatnak az üzemanyag-előállítás terén, potenciálisan forradalmasítva a megújuló energiaforrások használatát.
Kínai tudósok egy innovatív mesterséges levelet alkottak, amely a természetes levelekhez hasonlóan képes a nap útját követni az égen. Ez a különleges eszköz nem csupán elektromos áramot generál, hanem a vízmolekulákat hidrogénre és oxigénre is képes bontani. Ezzel a fejlesztéssel új távlatok nyílhatnak az üzemanyag-előállítás terén, potenciálisan forradalmasítva a megújuló energiaforrások használatát.
Az innovatív mesterséges levél rugalmas, napenergia által működtetett elektródákat ötvöz egy védő gélbevonattal. Ezen kívül egy különleges, hőmérséklet-érzékeny polimert tartalmaz, amelyben szén nanocsövek találhatóak, ezek alkotják a levél tartószerkezetét. Amikor a mesterséges levél napfénynek van kitéve, a nanocsövek hőmérséklete megemelkedik, és a polimer összehúzódik. Ezzel szemben azok a területek, amelyek nem érintkeznek közvetlenül a napfénnyel, kitágult állapotban maradnak, ami lehetővé teszi, hogy a levél a fényforrás felé "hajoljon".
A folyamat különlegessége abban rejlik, hogy motorok vagy más mechanikai eszközök igénybevétele nélkül képes a leveleket a fényforrás irányába forgatni. A kutatók úgy vélik, hogy ez a mechanizmus párhuzamba állítható a növények, különösen a vízi növények napkövető viselkedésével. E megoldás ráadásul lényegesen hatékonyabb, mint a klasszikus, merev rendszerek.
A kutatások során megállapították, hogy amikor a fény 45 fokos szögben éri el az eszközt, akkor a vízbontás hatékonysága 47 százalékkal növekszik. Ezen kívül, ha a fény 90 fokban jut el a levelekhez, a követőrendszer teljesítménye lenyűgöző, hiszen 866 százalékkal több hidrogén- és oxigénüzemanyagot képes előállítani.
A levelet egy innovatív gyártási eljárással alakították ki, amely az üveg helyett könnyű műanyag felhasználására épít. Ezen új módszer lehetővé tette, hogy a növényi sejtek citoplazmájának mesterséges másolatát hidrogél bevonatok segítségével hozzák létre. Ez a bevonat áttetsző, így a víz akadálytalanul áramolhat, míg a "hulladék" gázok szabadon távoznak a rendszerből. A levél fotoanódja, amely a vízbontásért felelős, 65 óra folyamatos működés után is megőrizte aktivitásának 73%-át. Ez a természet ihlette mesterséges levél a víz alatti környezetben is rendkívül hatékonyan működik, ahol a hagyományos napelemek és más mesterséges megoldások gyakran képtelenek helytállni.
Bár mindez rendkívül ígéretesen hangzik, a tudósok előtt még egy komoly kihívás áll: a technológia jelenleg nem méretezhető stabilan, ami azt jelenti, hogy a gyártási folyamat nem hoz elegendő profitot. A nanocsövek szerkezeti komponensei, például, több nyomon követési ciklus során is azt mutatták, hogy jelentősen csökkentik a teljesítményt. A kutatók úgy vélik, ha sikerülne a technológiai folyamatot méretezni és robusztusabbá tenni, akkor olyan új korszakot nyithatnánk meg a napenergia- és üzemanyag-előállítás terén, ahol a rendszerek mechanikus követők nélkül, önállóan működnének. Ez pedig lehetőséget adna az iparágak számára, hogy hatékonyabban és költséghatékonyabban termeljenek energiát és bioüzemanyagokat. Azonban még mindig távol vagyunk ettől az ideáltól.
Forrás: Interesting Engineering
A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock
