Thứ tư Ngày 21/8/2019
 

Pin Mặt trời công nghệ nano carbon chuyển hóa nhiệt thành ánh sáng, tăng hiệu năng lên 80%
30/07/2019

Đột phá ngành năng lượng Mặt Trời sẽ cho phép ta tận dụng nguồn năng lượng khổng lồ "từ trên trời rơi xuống".


Công nghệ chuyển ánh sáng thành năng lượng quả thật là thành tựu lớn của nhân loại, nhưng đáng buồn là ta chưa tối ưu hóa được nó: phần lớn năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt. Kết quả là hiệu năng của những tấm pin Mặt Trời ta thường thấy chỉ đạt 11-12%.

Hiển nhiên, các nhà nghiên cứu đều giật mình khi thấy xuất hiện công nghệ pin Mặt Trời mới cho phép nâng hiệu năng có thể lên tới 80%.

Thiết kế pin Mặt Trời mới sử dụng một dãy ống nano carbon làm tường chắn, bắt lấy nhiệt phân tán dưới dạng những photon nhiệt mang bức xạ cực tím. Thiết bị sẽ đẩy lượng năng lượng ấy dưới dạng ánh sáng mang một bước sóng khác, có thể được “tái chế” thành điện.

“Các hạt photon nhiệt vẫn là photon thôi, chỉ khác ở chỗ nó phát ra từ một vật thể nóng”, kỹ sư Jinichiro Kono tới từ Đại học Rice giải thích. “Nếu bạn sử dụng camera hồng ngoại để quan sát một vật thể có nhiệt độ cao, bạn sẽ thấy nó hửng sáng. Có được hình ảnh đó là do camera bắt được những photon bị kích thích bởi nhiệt đó”.

Bức xạ hồng ngoại chính là thứ khiến cho ánh nắng Mặt Trời mang nhiệt. Hiển nhiên là nó vô hình trước mắt thường, nhưng quang phổ điện từ của nó cũng tương tự sóng vô tuyến hay tia X vậy. Bếp gas, lửa trại hay thậm chí con mèo đang nằm trên đùi bạn cũng phát ra bức xạ hồng ngoại.

Về cơ bản, bất cứ thứ gì tỏa nhiệt sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại.

Đây là lớp ống nano carbon với khả năng giữ photon nhiệt và giảm băng thông của chúng
Đây là lớp ống nano carbon với khả năng giữ photon nhiệt và giảm băng thông của chúng, biến chúng thành ánh sáng để tiếp tục tạo điện.

Kỹ sư Gururaj Naik giải thích thêm: “Vấn đề nằm ở chỗ bức xạ nhiệt lại có băng thông rộng, trong khi đó công nghệ chuyển đổi ánh sáng thành điện năng lại chỉ hiệu quả khi nguồn phát có băng thông hẹp. Khó khăn nằm ở chỗ phải ép photon ánh sáng vốn có băng thông rộng đi qua một cánh cửa hẹp”.

Hệ thống mới khác biệt nhờ ứng dụng một lớp ống nano carbon cực mỏng, thứ công nghệ đã được một đội ngũ khác thử nghiệm năm 2016. Một trong những đặc tính khiến người ta đặt niềm tin vào ống nano carbon là electron bên trong ống chỉ có thể đi theo một hướng.

Thuộc tính trên gây ra một hiệu ứng có tên phân tán song khúc (hyberbolic dispersion), lớp phim nano carbon mỏng sẽ đóng vai trò dẫn điện một chiều. Điều này có nghĩa rằng photon nhiệt sẽ có thể đi vào thiết bị từ bất cứ hướng nào, nhưng chỉ thoát ra được ở một lối duy nhất.

Từ đó, quá trình chuyển biến nhiệt hành ánh sáng, rồi từ ánh sáng lại được chuyển hóa thành điện năng.

Đội ngũ tới từ Đại học Rice đã chế tạo thành công thiết bị chứng minh được khái niệm trên.
Đội ngũ tới từ Đại học Rice đã chế tạo thành công thiết bị chứng minh được khái niệm trên.

Lớp ống nano carbon có thể chịu được nhiệt độ lên tới 700 độ C, nhưng đây vẫn chưa phải giới hạn trên của nó: trên lý thuyết, ống nano carbon có thể hứng chịu nhiệt lên tới 1.600 độ C.

Thử nghiệm đã thành công bước đầu, hệ thống đã có thể giảm băng thông của photon nhiệt và tạo ra ánh sáng. Bước tiếp theo sẽ là tái sử dụng số ánh sáng đó, chuyển hóa thành điện năng.

“Bằng viết ép toàn bộ lượng nhiệt năng thừa thành ánh sáng, chúng tôi có thể tiếp tục sản xuất điện một cách hiệu quả. Theo dự đoán ban đầu, hiệu năng hệ thống năng lượng Mặt Trời mới có thể đạt mốc 80%”, nhà nghiên cứu Naik nói.

Nghiên cứu đã được đăng tải trên ACS Photonics.

khoahoc.tv

· TIN CÂN ĐƯA
· Cảnh giác 2 phần mềm độc hại trên điện thoại di động
· Nước ngọt có ga làm hại tim và mắt
· Hy vọng sống cho những bệnh nhân suy tim nặng
· Phát hiện gene gây bệnh đốm da
· Mỹ đầu tư thiết kế rô bốt cứu hộ đặc biệt
· Nobel Y học 2012 "mở đường" chữa bệnh nan y
· Vitamin C có thể giúp chống loãng xương
· Chất xúc tác có thể biến khí thải thành nhiên liệu
· Công nghệ biến cải bó xôi thành máy dò bom ngăn khủng bố
  xem tiếp...  
 
tin cần đưa  
 
Triển vọng cho ra đời pin Lithium hoàn toàn rắn

Lần đầu tiên, một nhóm các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã thăm dò các tính chất cơ học của vật liệu điện phân rắn sunfua để xác định hiệu suất cơ học của vật liệu khi đưa vào pin.

Vật liệu kỷ lục co lại khi bị nung nóng

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Nagoya đã phát hiện ra vật liệu gốm dưới tác động của nhiệt, có khả năng co lại gấp 2 lần vật liệu kỷ lục trước đó.

Xốp "graphene cốt thép" nâng đỡ được gấp 3.000 lần trọng lượng của nó

Graphene hầu như ở dạng hai chiều, nhưng chính điều đó làm cho nó trở nên khó khăn để sử dụng tối ưu các lợi thế của nó như độ bền, trọng lượng nhẹ, dẫn điện và nhiệt.

Kim cương nhân tạo cắt được mọi thứ trong tự nhiên

Một nhóm nhà nghiên cứu ở Australia tạo ra loại kim cương quý hiếm thậm chí còn cứng hơn cả kim cương thật trong tự nhiên.

Những bí mật về Ai Cập cổ đại được hé lộ năm 2016

2016 là năm đánh dấu nhiều khám phá thú vị đối với nền văn minh Ai Cập cổ đại, từ hình xăm bí ẩn trên da xác ướp đến cỗ máy bảo vệ kim tự tháp.

10 thay đổi ảnh hưởng đến tương lai công nghệ

Thế giới công nghệ và kỹ thuật số luôn thay đổi từng ngày. Trong thập kỷ qua, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển chóng mặt của các ứng dụng. Và giờ đây, chúng ta lại bắt đầu nhìn thấy dự biến mất của chúng khi những xu hướng khác nổi lên. Gartner dự đoán rằng điều này sẽ còn đi xa hơn nữa.

Chất xúc tác có thể biến khí thải thành nhiên liệu

Nhóm nghiên cứu của Mỹ tình cờ phát hiện một chất xúc tác có thể biến CO2 thành ethanol để sử dụng cho các loại động cơ.

Công nghệ mới giúp chế biến sắn hiệu quả và bền vững hơn

Nghề sản xuất và chế biến sau thu hoạch sắn là hoạt động kinh tế lớn tại Đông Nam Á, Châu Phi và Châu Mỹ La-tinh. Ở nhiều nước, việc chế biến sắn được thực hiện tại các nhà máy quy mô vừa và nhỏ, hoạt động không hiệu quả. Các nhà máy này hoạt động kém hiệu quả, tiêu hao nhiều năng lượng, ảnh hưởng đến chi phí sản xuất và môi trường.

Israel, chuyện thần kỳ nông nghiệp giữa sa mạc

Thành tựu lớn nhất mà Israel đạt được là họ đã phát minh ra những công nghệ có thể tối ưu hoá nguồn nước ít ỏi và nhiễm mặn nặng của mình để làm tăng tối đa sản lượng cho cây trồng nông nghiệp...

xem tiếp...


Cảnh giác 2 phần mềm độc hại trên điện thoại di động  
 


Nước ngọt có ga làm hại tim và mắt  
 


Hy vọng sống cho những bệnh nhân suy tim nặng  
 


Phát hiện gene gây bệnh đốm da  
 


Mỹ đầu tư thiết kế rô bốt cứu hộ đặc biệt  
 


Nobel Y học 2012 "mở đường" chữa bệnh nan y  
 


Vitamin C có thể giúp chống loãng xương