iPon Hírek

Szuperfekete nanoanyag révén válhatnak jobbá a napelemek

Dátum | 2015. 10. 27.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A világ legfeketébb anyagainak egyike képes arra, hogy minden ráeső fénysugarat tetszés szerinti hullámhosszúvá alakítson át, ami óriási lépést jelenthet a napenergia hatékonyabb kiaknázása felé. A legfeketébb ismert anyag szén nanocsövekből áll, és a ráeső fény 99,8 százalékát nyeli el, ha egy milliméteres vastagságban rétegelik. Egy új apró, kalapácsszerűen strukturált aranyrészecskéket tartalmazó nanoanyag azonban csaknem ugyanilyen fekete, ráadásul némi átalakítással olyan színű fényforrássá változtatható, amilyet éppen akarunk. Andrea Fratalocchi szaúdi kutató a természetből vette az ötletet nanoanyaga létrehozásához. Az élővilágban ugyanis léteznek olyan rovarfajok (Cyphochilus, Lepidiota stigma), amelyek kültakarója különleges nanoszerkezetének köszönhetően a látható fény minden hullámhosszát visszaveri, így ezek minden mesterséges matériánál fehérebbeknek tűnnek. Fratalocchi arra volt kíváncsi, hogy ennek fordítottját is meg lehet-e valósítani, vagyis a rendkívüli fehérséget tükröző nanoszerkezet „kifordításával” létre lehet-e hozni olyan anyagot, amely minden ráeső fényt elnyel.
Cyphochilus insulanus
A szakértő először elméleti szinten dolgozta ki a nanoanyag terveit, amelyet apró gömbök, illetve ezekhez csatlakoztatott hosszú csövek együtteseként képzelt el. Végül arany nanorudakból létre is hozott egy hasonló szerkezetű anyagot, amely a várakozásoknak megfelelően a ráeső fény 98,43 százalékát elnyelte a 400‒1400 nanométeres tartományban. Ez egyben azt is jelenti, hogy a matéria 26 százalékkal több fény elnyelésére volt képes, mint bármely más ismert anyag. Egy ilyen anyag nagyon jól használható például arra, hogy a fényt hővé alakítsa, és mivel az arany jó vezető, sokkal hatékonyabban tudja ezt megvalósítani, mint a szén nanocsöves szerkezetek, mondja Yuri Kivshar ausztrál kutató. A nanostruktúrákat a használat érdekében kis koncentrációban folyadékba kell keverni, majd ezzel együtt bármilyen felületre felvihetők.
Az új matéria másik érdekessége abban rejlik, hogy egy hangolható festéklézer segítségével az anyag természete gyökeresen megváltoztatható. Ilyenkor ahelyett hogy elnyelné a ráeső sugárzást, és annak nagy részét maradéktalanul hővé alakítaná, azt újra fény formájában bocsátja ki, de egyetlen frekvencián teszi ezt. Gyakorlatilag minden bejövő látható hullámhosszú és infravörös tartományba eső sugárzás a festéklézer aktuális frekvenciájától függően egyfajta hullámhosszú fénnyé alakítódik át. A napenergia kiaknázásával pedig jelenleg az az egyik nagy probléma, hogy egy nagy hullámhossztartományból kellene minél több sugárzást elektromos energiává alakítani, ehhez viszont több különböző anyagból álló napelemekre van szükség, amelyek biztosítják a különféle sugarak maximális elnyelődését. Az új anyag viszont lehetőséget adhat arra, hogy a Nap energiájának egy nagyon jelentős részét átalakítsa egyetlen frekvenciává, így a segítségével a kutatók szerint egy napon olyan fotovoltaikus rendszereket lehet létrehozni, amelyek minden korábbinál jobban képesek hasznosítani központi csillagunk sugarait.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

11. ferenczga
2015.10.27. 15:38
"ahelyett hogy elnyelné a ráeső sugárzást, és annak nagy részét maradéktalanul hővé alakítaná, azt újra fény formájában bocsátja ki, de egyetlen frekvencián teszi ezt"
Akkor ez részben már lézer szerű felhasználásra is jó lehet, hiszen széles spektrumban meg lehet hajtani, és sokkal kisebb lesz a veszteség, erősen javul a hatásfok.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
10. ChoSimba feren...
2015.10.27. 16:35
Ez max annyira lézer, mint egy LED.
Lehet hogy egyetlen frekvencián sugároz, de nem koherens a fény. Sem térben, sem időben.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2015.10.27. 17:21
Egyetlen frekvencia = monokromatikus = időben koherens.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
8. ChoSimba bp123
2015.10.27. 19:22
A monokromatikus nem azt jelenti, hogy időben koherens.
Ha időben koherens, akkor azonos fázisban vannak a fotonok.
A monokromatikus fény csak annyit jelent, hogy a fotonoknak ugyanannyi a frekvenciája. De fázisban attól még eltérhetnek.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
7. Busterftw
2015.10.27. 19:42
Úgy bírom ezeket a felfedezéseket. Bizonyítva van a teória, kész a modell, de majd egy napon talán a való életben ez lesz használva.

Ugyanaz mint az akkumulátoroknál, már 5 éve felfedeztek sokkal jobb technológiákat, működő prototípussal, azóta se lett belőlük semmi.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. djkissmrt
2015.10.27. 21:01
Aranyból napelem? Eleve felesleges volt már kidolgozni is az ötletet. Soha sem lesz belőle tömegtermék. Hiába a sok szuper-találmány ha egyszer az előállításuk csillagászati összegekbe kerül. Amit túlságosan bukás gazdaságilag abból végül úgy sem lesz semmi, lehet az akármilyen szuper. Ez is csak egy újabb dolog amiből soha sem lesz késztermék és ezzel a feltalálója is tisztában van, nem is azért csinálja hanem csak azért hogy valami tudományos díjat kapjon vagy legalább jelentős szakmai elismerést. Szinte minden csoda-találmány esetében ez a helyzet.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2015.10.27. 23:30
"Ha időben koherens, akkor azonos fázisban vannak a fotonok."
Milyen fotonok? Az összes, időponttól/pozíciótól függetlenül?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Renhoek djkis...
2015.10.28. 01:49
Csak azt felejted el, hogy ezek a study-k bárki számára elérhetőek, nyilvános közkincsek.
Az összes tömegtermelésbe nem vitt tudáshalmaz később más eredményekhez vezet.

Valaki olvassa, elkezd járni az agya és rájön mivel lehetne helyettesíthetni az aranyat. Vagy épp a saját kutatásában fel tudja használni a nanoszerkezeteket teljesen más célra. Nem szabad kis léptékben gondolkozni. Az energiatárolás meg egy rendkívül nehéz feladat. Amolyan Szent Grál az energetikában. A világ meg így működik, nagyon sok ígéretes találmány és kutatás van ami egy polcon végzi, mert nem tudják tökéletesíteni, vagy nincs pénz a folytatásra, vagy egyszerűen csak nem érné meg termelni. Lehet aztán majd 50 év múlva előveszi valaki, és az adott technológiával világmegváltó dolog lesz belőle.

Ja és bizony vannak olyan területek ahol nem számít a pénz. Űrtechnológiában például lehet színarany napelemet is alkalmazni, ha ez kéne Ott a teljesítmény a lényeg. És azt se feledjük, hogy az óceánokban és folyókban sokezerszeres mennyiségű arany található különböző vegyületekben, kötött állapotban - ahhoz képest ami kibányászható. Simán lehet, hogy GM baktériumokkal kiszűrhető lesz egyszer. Akkor az arany teljesen átlagos fémmé válhat. (Viszont kémia és elektronika területén nagyon hasznos lenne)
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. ChoSimba bp123
2015.10.28. 07:32
A fény fotonokból van, a lézerfény is.
A lézer annyiban különbözik a sima fénytől, hogy a benne található fotonok (ideális esetben) egymással párhuzamosan haladnak, azonos frekvenciájúak és azonos fázisban is vannak.
A LED ezek közül a frekvenciakritériumot teljesíti, de azt is sz@rul
Bár jobban mint bármilyen más világítótest.
A cikkben létrehozott eszköz is a LED-re hasonlíthat, mert itt is csak a frekvencia feltétel teljesül, a többi nem.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2015.10.28. 16:49
Még mindig nem árultad el hogy melyik fotonoknak és mikor kellene azonos fázisban lenni. E két dolog nélkül nincs értelme azonos fázisról beszélni, hiszen egy foton fázisa állandóan változik (amíg megtesz egy hullámhossznyi utat 2*Pi-vel nő a fázis).
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. ChoSimba bp123
2015.10.28. 22:03
Minden fotonnak és mindenkor. Csak trollkodsz vagy tényleg hülyén magyarázom ?
Esetleg úgy is mondhatom, hogy a lézersugár bármely pontjánál a benne lévő fotonok fázisa azonos.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!