تخطو الطاقة الشمسية هذه الأيام خُطواتٍ عملاقةً باعتبارها مصدرًا موثوقًا للطاقة المتجددة. وبالرغم من ذلك، لا يزال هناك الكثير من الإمكانيات غير المستغلة: من ناحية كفاءة الخلايا الشمسية، وما يحدث في الليل، وأثناء الأحوال الجوية السيئة. ومؤخرًا.. تمّ وضع أحد الحلول التي اعتُبرت خُطوةً إلى الأمام، وهو إنتاج الطاقة من قطرات المطر.
مفتاح العملية هو الجرافين، تلك المادة الرائعة التي سمعنا الكثير عنها من قبل، وتُستخدم في صناعة الألواح الشمسية. فحيث أنه من المعروف أنّ قطرات المطر تحتوي على العديد من الأملاح التي تنقسم إلى أيونات موجبة وسالبة؛ فقد فكّر فريق من جامعة المحيط الصينية (Ocean University of China) بمدينة (تشينغداو) في إمكانية توليد الطاقة عن طريق تفاعل كيميائي بسيط. وعلى وجه التحديد، فإن هذا الفريق رغب في استخدام صفائح الجرافين لفصل الأيونات موجبة الشحنة في المطر (بما في ذلك الصوديوم والكالسيوم والأمونيوم)، وهذا بدوره يقوم بتوليد للكهرباء.
التجارب الأولى التي أُجريت باستخدام المياه خفيفة الملوحة (لمحاكاة مياه المطر) كانت واعدة، حيث كان الباحثون قادرين على توليد مئات الميكروفولت microvolts)) وتحويل نسبة معتبرة تبلغ حوالي 6,53% من الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربية بمقياس كفاءة التحويل (solar-to-electric conversion efficiency) وقد استخدموا لذلك ألواحًا شمسية أُعدّت خصّيصًا لهذا الغرض.
تمت التجربة عن طريق استخدام الخلية الشمسية المُصنّعة من الأغشية الرقيقة غير المكلِّفة، وتسمى خليةً شمسية صبغية. وبعد إضافة طبقة من الجرافين إلى الخلية، تم وضعها على بطانة شفافة من أكسيد الإنديوم والقصدير والبلاستيك.. فتم الحصول على الخلايا الشمسية التى أدت إلى إنتاج الطاقة من كل من أشعة الشمس والمطر.
تفسير ما حدث هنا هو أن الأيونات موجبة الشحنة ترتبط بطبقة رقيقة جدًا من الجرافين وتُشكّل طبقة مزدوجة (pseudocapacitor) مع الإلكترونات الموجودة بالفعل. يصبح الفرق في الطاقة بين الطبقتين قويًا بما فيه الكفاية لتوليد تيار كهربائي.
التجربة لا تزال في مرحلة إثبات الفكرة (proof of concept phase)، لذلك فهي لا تزال تنتظر الكثير من البحث والجُهد. ولكن الباحثين يأملون أن تكون النتائج التي توصلوا إليها بمثابة الدليل والمُرشد لصياغة التصميم المستقبلي للخلايا الشمسية التي تعمل في جميع الأحوال الجوية (all-weather solar cells) وتساهم في التأثير المتزايد للطاقة المتجددة.
إنهم يعملون الآن على تعديل التكنولوجيا للتعامل مع مجموعة متنوعة من الأيونات الموجودة في قطرات المطر الحقيقية وكشف كيفية توليد ما يكفي من الكهرباء من تركيزات منخفضة.
إنها ليست المرة الأولى التي يتم فيها استخدام الجرافين لتعزيز تكنولوجيات الطاقة الشمسية: ففي وقت سابق من هذا العام،عمل فريق من المملكة المتحدة على صُنع مادة متراكبة مع الجرافين، فعالة جدًا في امتصاص الحرارة المحيطة والضوء، والتي من شأنها أن تؤدي في نهاية المطاف إلى صُنع لوحات من الطاقة الشمسية يمكنها التعامل مع ضوء الشمس الذي يجد طريقه إلى الأماكن المغلقة.
إذا نجح هؤلاء العلماء في مسارهم هذا؛ ففي المستقبل، قد لا تتعطل الخلايا الضوئية بسبب عدم وجود أشعة الشمس.
نشرت هذه الدراسة في مجلة Angewandte Chemie..
——————————————-
المصدر/ http://sc.egyres.com/MDw2Z
ترجمة/Ahmed Mourtada
مراجعة/ عمر المختار
#الباحثون_المصريون
