Je! Mfuatiliaji na dirisha hili linaweza kuunganishwa na jopo la jua? patat / Shutterstock.com
Fikiria umesimama mbele ya ukuta wa madirisha, ukichunguza mwonekano. Unasikia mtu akiingia kwenye chumba nyuma yako. Unageuka. "Karibu," unasema. "Hapa kuna video ambayo nilitaka kukuonyesha." Kwenye kitufe cha kubonyeza kitufe, mwonekano hutoweka na windows hubadilika kuwa skrini ya Runinga ya hali ya juu.
Hapana, rafiki yako sio James Bond, na wewe sio Swali linalofuata. Bado, hata unapoangalia video hiyo, Runinga yako ya dirishani inafanya mengi kusaidia kuzuia janga la ulimwengu kama kifaa chochote cha filamu ya Bond kilichowahi kufanya. Unaona, pia ni jopo la jua, kila wakati huvuna nishati mbadala kutoka jua. Shida ya mabadiliko ya hali ya hewa sio msimamizi wa kawaida wa sinema, lakini ni shida ngumu kuliko Goldfinger iliyoulizwa. Mbaya zaidi, juhudi za wanadamu kuisuluhisha na teknolojia zilizopo hazifanyi kazi haraka vya kutosha.
Mashujaa wanaoingia kwenye uokoaji inaweza kuwa teknolojia mpya inayoitwa semiconductors ya kikaboni, njia mpya ya kutengeneza vifaa ambavyo vinaendesha umeme tu chini ya hali fulani. Wengi wa semiconductors katika umeme wa kisasa hufanywa kwa fuwele, kutengeneza mwamba vitu kama silicon. Semiconductors ya kikaboni, kwa kulinganisha, hufanywa haswa ya molekuli zenye msingi wa kaboni. Wanachukua kidogo nguvu ya kutengeneza kuliko semiconductors wa kawaida. Kiini cha kawaida cha picha, kwa mfano, inaweza kuchukua miaka kutoa nguvu nyingi kama inavyotakiwa kuijenga; kiini cha picha ya kikaboni inachukua miezi tu.
Walakini, labda jambo la kufurahisha zaidi juu ya semiconductors ya kikaboni ni kwamba inawezekana kubuni molekuli ambazo ni rahisi, nyepesi, zenye rangi au wazi kabisa. Katika maabara ninayofanya kazi, tunabuni na kujaribu molekuli mpya mpya ambazo zina mali maalum, zilizolengwa - kama kutengeneza kidirisha rahisi cha uwazi kwenye dirisha, skrini na jopo la jua.
Kukamata nishati ya jua
Kutengeneza paneli ya jua ambayo pia ni dirisha inahusisha ubunifu kidogo: Lazima iwe kitu ambacho kinachukua mwanga, kutengeneza umeme, na kuiruhusu nuru ipite, ili watu waone ndani na nje.
Nyenzo zetu zinachukua faida ya ukweli kwamba dirisha inahitaji tu kupitisha nuru inayoonekana ya wanadamu; katika maabara yangu, tunaweza kutengeneza molekuli ambazo hunyonya UV tu na mwanga wa infrared, urefu wa taa za macho yetu hazioni. Hizi ni sehemu za wigo ambao hatutaki kupita kupitia dirisha hata hivyo. Nuru ya UV inakupa kuchomwa na jua. Na taa ya infrared ni moto: Kuchuja nje inaweza kuokoa juu ya matumizi ya nishati na gharama ya hali ya hewa. Ni kweli kwamba njia yetu haichukui nguvu zote kwenye jua, lakini hiyo ni sawa. The kiasi cha nishati ya jua inayofika duniani kila saa is zaidi ya ubinadamu wote hutumia kwa mwaka.
Kugeuza mchakato kuzunguka
Semiconductors ya kikaboni pia ni muhimu kwa kufanya wachunguzi na maonyesho. Ikiwa unafikiria juu yake, skrini kimsingi ni jopo la jua kukimbia nyuma. Inazalisha nuru kutoka kwa umeme wa sasa. Wote wawili solpaneler na onyesha skrini kuhusisha ubadilishaji kati ya taa na umeme. Kama tu tunaweza kubuni semiconductors ya uwazi ya kikaboni, tunaweza kubuni molekuli ambazo hutoa rangi maalum ya nuru wakati umeme wa umeme unatumika.
Weka pamoja molekuli moja inayotoa nyekundu, molekuli moja ambayo hutoa bluu, na molekuli moja inayotoa kijani kibichi, na una diode ya kikaboni inayotoa mwanga. Hiyo ni ufunguo wa kile kinachojulikana kwenye Runinga na kufuatilia soko kama skrini za OLED.
Ili kutengeneza dirisha nzuri, tungehitaji kuweka tabaka mbili za semiconductors za kikaboni - safu moja ya kuzalisha umeme kutoka kwa jua na nyingine kutoa mwanga - kwenye sufuria ya vifaa vya uwazi, kama oksidi ya bati ya indiamu. Teknolojia hizi zipo, lakini zipo bado haipatikani kuuzwa.
Kuweka vipande pamoja
Nusu ya kifaa hiki tayari inapatikana kibiashara: OLED za azimio la juu zenye ufanisi wa nishati ni hit kubwa sokoni kwa TV za nyumbani na ofisini.
Makampuni kuuza paneli za jua za kikaboni, Na hata madirisha ya kikaboni ya jua, wanaendelea tu. Jitihada zinazoendelea za utafiti, kama yangu, zinalenga kuboresha mali ya nyenzo hizi, kuongeza ufanisi wao, na kuzifanya kuwa za kudumu.
Tunapofanya vifaa viwe bora, tutapata pia njia za kuunganisha seli za jua za semiconductor na maonyesho ya semiconductor pamoja. Inaweza kuwa miaka michache bado, lakini hakika kuna motisha ya kufanya hivyo, na programu nyingi iwezekanavyo. Gari la umeme na madirisha mazuri linaweza kukusanya nishati ya jua ya kutosha endesha gari maili 10 hadi 15 kwa siku, ya kutosha kwa safari ya kawaida. Maelekezo ya kuendesha gari yanaweza kuonekana kwenye kioo cha mbele pia. Mahali popote kuna dirisha - iwe kwenye skyscraper au nyumba ya rununu - kunaweza kuwa na dirisha nzuri, nafasi ya kuokoa, kuokoa nishati na kuruhusu wenyeji wajisikie kama James Bond.
Tunapofanya vifaa viwe bora, tutapata pia njia za kuunganisha seli za jua za semiconductor na maonyesho ya semiconductor pamoja. Inaweza kuwa miaka michache bado, lakini hakika kuna motisha ya kufanya hivyo, na programu nyingi iwezekanavyo. Gari la umeme na madirisha mazuri linaweza kukusanya nishati ya jua ya kutosha Kuhusu Mwandishi
Kerry Rippy, Ph.D. Mgombea katika Kemia, Chuo Kikuu cha Colorado State
Makala hii ilichapishwa awali Mazungumzo. Soma awali ya makala.
Vitabu kuhusiana
at InnerSelf Market na Amazon
