مادة جديدة تحول ضوء الشمس إلى حرارة بكفاءة غير مسبوقة.. اليكم آخر الابحاث

حقق علماء في المعهد الوطني للبحث العلمي بكندا، خطوة هامة في تكنولوجيا الطاقة الشمسية، بفضل ابتكار مادة جديدة يمكنها تحويل ضوء الشمس مباشرة إلى حرارة بكفاءة تفوق التوقعات.

ويركز هذا التطوير على أغشية رقيقة من طور أكسيد التيتانيوم Ti₄O₇، ويمكن أن يُسهم في تحقيق تقدم في مجالات تتراوح من المباني الموفرة للطاقة إلى المياه النظيفة وإنتاج الوقود المستدام، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".

وصرحت البروفيسورة مي علي الخاقاني، قائدة فريق البحث، قائلةً: "إن القدرة على إنتاج طبقات رقيقة من الطاقة الضوئية الحرارية على أسطح ذات أحجام معقولة تُبشر بنتائج واعدة في مجال تحلية المياه السلبية في التطبيقات المتخصصة، باستخدام ضوء الشمس المباشر فقط ودون الحاجة إلى أي مدخلات طاقة كهربائية خارجية، على عكس عملية التناضح العكسي الشائعة الاستخدام".

وركز الباحثون في المعهد الوطني للبحث العلمي (INRS) على التغلب على القيود المرتبطة بالطرق التقليدية لإنتاج Ti₄O₇. ، وتنتمي هذه المادة إلى مجموعة تُعرف باسم "أطوار ماغنيلي"، وهي أشكال شبه متكافئة القياس من أكسيد التيتانيوم ذات خصائص كهربائية وكيميائية فريدة.

وعلى الرغم من إدراك إمكاناتها بالفعل، إلا أن تطبيقها العملي كان محدوداً.

وقال لويك بيتشون، طالب دكتوراه في المعهد الوطني للبحث العلمي (INRS) والمؤلف الرئيسي للمنشور: "يتم تصنيع Ti₄O₇ بشكل تقليدي بطرق الاختزال الحراري في صورة مسحوق ، ولا تسمح هذه الطرق عموماً بتصنيع الطور النقي من مادة Ti₄O₇، ولا تُمكّن من التحكم الدقيق في تركيبها وشكلها وبنيتها النانوية".

واستطاع فريق البروفيسورة الخاقاني استخدام تقنية مبتكرة، حققت الفائدة المرجوة من هذه المادة، خاصة على هيئة طلاء.

وقالت إن مقاومة هذه المادة للتآكل وتوصيلها الكهربائي العالي يجعلها مناسبة بشكل استثنائي لإنشاء أنودات عالية الأداء، والتي يمكنها إزالة الملوثات الثابتة من الماء بفعالية.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون هذه المادة مفيدة بشكل كبير في إنتاج الهيدروجين والأمونيا.

بفضل قدرته الاستثنائية على التحويل الضوئي الحراري، يُعدّ هذا النوع من الطلاء مناسباً أيضاً، لتصنيع نوافذ التدفئة الذكية، وهو أمر بالغ الأهمية من حيث الاقتصاد وكفاءة الطاقة.

و يُمثّل هذا التطور خطوةً حاسمةً في تسخير الطاقة الشمسية بفعالية أكبر، ويُقدّم حلولاً متعددة الاستخدامات لكفاءة الطاقة.

واختتمت البروفيسورة حديثها قائلة: "علمياً، ساهمت نتائج عملنا مساهمةً كبيرةً لأنها تُثبت لأول مرة العلاقة الجوهرية بين قدرة الامتصاص الضوئي لأغشية Ti₄O₇ وكفاءتها في التحويل الضوئي".