علوم وتقنية

أرخص من التوربينات البخارية.. تطوير خلية ضوئية تحول الحرارة إلى كهرباء
تاريخ النشر: 21 أبريل 2022 2:19 GMT
تاريخ التحديث: 21 أبريل 2022 7:10 GMT

أرخص من التوربينات البخارية.. تطوير خلية ضوئية تحول الحرارة إلى كهرباء

طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، خلية حرارية ضوئية جديدة قادرة على تحويل الحرارة إلى كهرباء بشكل أكثر كفاءة وأرخص من التوربينات البخارية

+A -A
المصدر: مصطفى السعيد - إرم نيوز

طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، خلية حرارية ضوئية جديدة قادرة على تحويل الحرارة إلى كهرباء بشكل أكثر كفاءة وأرخص من التوربينات البخارية الحالية.

ووفقا للباحثين فإن ”نظاما لتخزين الطاقة يعتبر خطوة حاسمة للغاية على طريق تكاثر الطاقات المتجددة وإنشاء شبكة كهربائية خالية من الكربون“، مشيرين إلى أن هذا الاكتشاف قد يجعل البطاريات الحرارية قابلة للتطبيق.

وحول طريقة عمل هذه الخلية الحرارية، أوضحت صحيفة ”الكونفيدينسيال“ الإسبانية، أنه ”عندما تصل الحرارة إلى الجهاز، يتم جمعها بواسطة مادة تمتصها من جهة وتصدر فوتونات من جهة أخرى، ويتم جمع الفوتونات الخارجة بواسطة خلية كهروضوئية مثل الموجودة في الألواح الشمسية المسؤولة عن تحويلها إلى كهرباء“.

ويبلغ حجم الخلية التي صممها علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، سنتيمترا واحدا في سنتيمتر واحد، وهي مصممة للعمل في درجات حرارة عالية، كما أن لديها خلايا ضوئية مصممة خصيصا لتحقيق أقصى استفادة من فوتونات الأشعة تحت الحمراء.

وأوضح الفريق في مقال نُشر في مجلة ”نيتشر“ العلمية، أنهم اختبروا كفاءة الخلية عن طريق وضعها على جهاز يقيس الحرارة الممتصة مباشرة، وعرضوا الخلية لمصدر ذي درجة حرارة عالية وغيّروا شدة الحرارة ولاحظوا كيف تغيرت كفاءة الطاقة في الخلية.

واستطاعت الخلية الجديدة المحافظة على كفاءة عمل بلغت 40%، في نطاق درجة حرارة من 1900 إلى 2400 درجة مئوية، وهو معدل أعلى بكثير من الأنظمة الأخرى من نفس النوع.

وعلى الرغم من استخدام التوربينات البخارية على نطاق واسع، إلا أنها لا تتمكن من تحويل ما يقرب من 35% من مصدر الحرارة إلى كهرباء، ورغم وجود نماذج حققت كفاءة تصل إلى 60%، لكن تصميمها يعتمد على أجزاء متحركة تمنعه من العمل في درجات حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية.

وقال أسجون هنري، الأستاذ بقسم الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: ”إحدى مزايا محولات الطاقة ذات الحالة الصلبة هي أنها يمكن أن تعمل في درجات حرارة أعلى مع تكاليف صيانة أقل لأنها لا تحتوي على أجزاء متحركة“.

وأضاف هنري: ”كانت الخلايا الحرارية الكهروضوئية هي الخطوة الرئيسية الأخيرة في إظهار أن البطاريات الحرارية مفهوم قابل للتطبيق، والتكنولوجيا آمنة وصديقة للبيئة خلال دورة حياتها ويمكن أن يكون لها تأثير هائل في الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من إنتاج الكهرباء“.

ويزعم فريق الباحثين أنه باستخدام نظامهم، يمكن أن تعمل البطاريات الحرارية بكفاءة تتراوح بين 40 و55%، وهو معدل أقل من كفاءة بطاريات الليثيوم التي تصل إلى 70%، لكن تكلفتها ستكون أقل بعشر مرات.

حمل تطبيق إرم نيوز على هاتفك