แผ่นไบโอนิคนี้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าแผงโซลาร์เซลล์

นักวิจัยจากอิมพีเรียลคอลเลจลอนดอนได้คิดค้นโครงสร้างคล้ายใบไม้แบบใหม่ที่สามารถรวบรวมและสร้างพลังงานแสงอาทิตย์จากเซลล์แสงอาทิตย์และผลิตน้ำจืด โดยเลียนแบบกระบวนการที่เกิดขึ้นในพืชจริง
นวัตกรรมที่ได้รับการขนานนามว่า "แผ่น PV" "ใช้วัสดุต้นทุนต่ำที่สามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับเทคโนโลยีพลังงานทดแทนยุคใหม่"
ผลการศึกษาพบว่าใบไม้จากเซลล์แสงอาทิตย์ “สามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปถึง 10 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งจะสูญเสียพลังงานแสงอาทิตย์สู่สิ่งแวดล้อมถึง 70 เปอร์เซ็นต์”
หากใช้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งประดิษฐ์นี้สามารถผลิตน้ำจืดได้มากกว่า 4 หมื่นล้านลูกบาศก์เมตรต่อปีภายในปี 2593
“การออกแบบเชิงนวัตกรรมนี้มีศักยภาพอย่างมากในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะเดียวกันก็ให้ความคุ้มค่าและใช้งานได้จริง” ดร.เฉียน ฮวง นักวิจัยกิตติมศักดิ์จากภาควิชาวิศวกรรมเคมีและผู้เขียนผลการศึกษาใหม่กล่าว
ใบไม้เทียมได้รับการออกแบบมาเพื่อลดความจำเป็นในการใช้ปั๊ม พัดลม กล่องควบคุม และวัสดุที่มีรูพรุนราคาแพงนอกจากนี้ยังให้พลังงานความร้อน ปรับให้เข้ากับสภาพแสงอาทิตย์ที่แตกต่างกัน และทนต่ออุณหภูมิโดยรอบ
“การนำการออกแบบแผ่นนวัตกรรมนี้ไปใช้สามารถช่วยเร่งการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลก ในขณะเดียวกันก็รับมือกับความท้าทายเร่งด่วนระดับโลกสองประการ ได้แก่ ความต้องการพลังงานและน้ำจืดที่เพิ่มขึ้น” คริสตอส คริสทอล หัวหน้าห้องปฏิบัติการกระบวนการพลังงานสะอาดและผู้เขียนรายงานวิจัยกล่าวมาร์กิเดสกล่าวว่า
ใบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีพื้นฐานมาจากใบจริงและเลียนแบบกระบวนการคายน้ำ ช่วยให้พืชสามารถถ่ายเทน้ำจากรากไปยังปลายใบได้
ด้วยวิธีนี้ น้ำสามารถเคลื่อนที่ กระจาย และระเหยผ่านใบ PV ในขณะที่เส้นใยธรรมชาติเลียนแบบการมัดเส้นเลือดของใบไม้ และไฮโดรเจลจะเลียนแบบเซลล์ของฟองน้ำเพื่อดึงความร้อนออกจากเซลล์แสงอาทิตย์ PV ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในเดือนตุลาคม 2019 ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้พัฒนา "ใบไม้เทียม" ที่สามารถผลิตก๊าซบริสุทธิ์ที่เรียกว่าก๊าซสังเคราะห์โดยใช้เพียงแสงแดด คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำเท่านั้น
จากนั้นในเดือนสิงหาคม 2020 นักวิจัยจากสถาบันเดียวกันซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ก็ได้พัฒนา “ใบไม้เทียม” ที่ลอยได้ ซึ่งสามารถใช้แสงแดดและน้ำเพื่อผลิตเชื้อเพลิงสะอาดได้ตามรายงานในเวลานั้น อุปกรณ์อัตโนมัติเหล่านี้จะเบาพอที่จะลอยน้ำได้ และเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลโดยไม่ต้องใช้พื้นที่เหมือนแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิม
ใบไม้สามารถเป็นพื้นฐานในการเลิกใช้เชื้อเพลิงที่ก่อให้เกิดมลพิษและหันมาใช้ทางเลือกที่สะอาดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นได้หรือไม่?
พลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ (>70%) ที่กระทบแผงเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์จะกระจายไปเป็นความร้อน ส่งผลให้อุณหภูมิในการทำงานเพิ่มขึ้น และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าลดลงอย่างมากประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 25%ในที่นี้ เราจะสาธิตแนวคิดของใบมีดไฟฟ้าโซลาร์เซลล์รุ่นไฮบริดที่มีโครงสร้างการคายประจุทางชีวภาพที่ผลิตจากวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ราคาไม่แพง และมีจำหน่ายทั่วไปเพื่อการควบคุมอุณหภูมิแบบพาสซีฟและการสร้างโพลีเจนเนอเรชั่นอย่างมีประสิทธิภาพเราได้สาธิตการทดลองแล้วว่าการคายน้ำแบบชีวเลียนแบบสามารถขจัดความร้อนได้ประมาณ 590 วัตต์/ตารางเมตรจากเซลล์แสงอาทิตย์ ลดอุณหภูมิของเซลล์ลงประมาณ 26°C ที่แสงสว่าง 1,000 วัตต์/ตารางเมตร และส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นโดยสัมพันธ์กันที่ 13.6%นอกจากนี้ ใบพัด PV ยังสามารถใช้ความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่เพื่อสร้างความร้อนและน้ำจืดเพิ่มเติมในเวลาเดียวกันในโมดูลเดียว ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยรวมจาก 13.2% เป็นมากกว่า 74.5% และผลิตพลังงานได้มากกว่า 1.1 ลิตร/ชม. ./m2 ของน้ำบริสุทธิ์