செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை: கிரகத்தை காப்பாற்றக்கூடிய இரண்டு இன் ஒன் தொழில்நுட்பம்

ஒளிச்சேர்க்கை: இந்த கிரகத்தில் வாழ்வதற்கான அடிப்படை வழிமுறை, ஜி.சி.எஸ்.இ உயிரியல் மாணவர்களின் கசப்பு, இப்போது காலநிலை மாற்றத்தை எதிர்த்துப் போராடுவதற்கான சாத்தியமான வழி. CO2 மற்றும் தண்ணீரை எரிபொருளாக நாம் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒன்றாக மாற்ற தாவரங்கள் சூரிய ஒளியை எவ்வாறு பயன்படுத்துகின்றன என்பதைப் பிரதிபலிக்கும் ஒரு செயற்கை முறையை உருவாக்க விஞ்ஞானிகள் கடுமையாக உழைத்து வருகின்றனர். இது செயல்பட்டால், இது எங்களுக்கு ஒரு வெற்றி-வெற்றி சூழ்நிலையாக இருக்கும்: இந்த முறையில் உற்பத்தி செய்யப்படும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலிலிருந்து நாம் பயனடைவது மட்டுமல்லாமல், வளிமண்டலத்தில் CO2 அளவைக் குறைப்பதற்கான ஒரு முக்கிய வழியாகவும் இது மாறக்கூடும்.

இருப்பினும், ஒளிச்சேர்க்கையை உருவாக்க தாவரங்களுக்கு பல பில்லியன் ஆண்டுகள் பிடித்தன, மேலும் இயற்கையில் என்ன நடக்கிறது என்பதைப் பிரதிபலிப்பது எப்போதும் எளிதான காரியமல்ல. இந்த நேரத்தில், செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையின் அடிப்படை படிகள் செயல்படுகின்றன, ஆனால் மிகவும் திறமையாக இல்லை. ஒரு நல்ல செய்தி என்னவென்றால், இந்த துறையில் ஆராய்ச்சி வேகத்தை அதிகரிக்கிறது மற்றும் உலகம் முழுவதும் குழுக்கள் இந்த ஒருங்கிணைந்த செயல்முறையைப் பயன்படுத்துவதற்கான நடவடிக்கைகளை மேற்கொள்கின்றன.

இரண்டு-படி ஒளிச்சேர்க்கை

ஒளிச்சேர்க்கை என்பது சூரிய ஒளியைக் கைப்பற்றுவது மட்டுமல்ல. சூடான வெயிலில் குளிக்கும் ஒரு பல்லி அதை செய்ய முடியும். இந்த ஆற்றலை (புகைப்பட பிட்) கைப்பற்றி சேமித்து வைத்து கார்போஹைட்ரேட்டுகளாக (தொகுப்பு பிட்) மாற்றுவதற்கான ஒரு வழியாக தாவரங்களில் ஒளிச்சேர்க்கை உருவானது. எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுவதற்கு தாவரங்கள் சூரிய ஒளியால் இயங்கும் புரதங்கள் மற்றும் என்சைம்களின் வரிசையைப் பயன்படுத்துகின்றன, அவை CO2 ஐ சிக்கலான கார்போஹைட்ரேட்டுகளாக மாற்றப் பயன்படுகின்றன. அடிப்படையில், செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை அதே படிகளைப் பின்பற்றுகிறது.

லண்டனில் தொடர்புடைய விளக்கு இடுகைகள் சார்ஜிங் புள்ளிகளாக மாற்றப்படுவதைக் காண்க இங்கிலாந்தில் சூரிய சக்தி: சூரிய சக்தி எவ்வாறு இயங்குகிறது மற்றும் அதன் நன்மைகள் என்ன?

இயற்கை கார்பன் சுழற்சியின் ஒரு பகுதியாக இருக்கும் இயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையில், நமக்கு ஒளி, CO2 மற்றும் நீர் ஆகியவை ஆலைக்குள் செல்கின்றன, மேலும் ஆலை சர்க்கரையை உருவாக்குகிறது என்று பல்கலைக்கழகத்தின் மின் மற்றும் கணினி பொறியியல் துறையில் பணிபுரியும் பிஎச்.டி வேட்பாளர் பில் டி லூனா விளக்குகிறார். டொராண்டோவின். செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையில், கனிம சாதனங்கள் மற்றும் பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறோம். உண்மையான சூரிய-அறுவடை பகுதி சூரிய மின்கலங்களால் செய்யப்படுகிறது மற்றும் ஆற்றல்-மாற்றும் பகுதி மின் வேதியியல் [முன்னிலையில் எதிர்வினைகள்] வினையூக்கிகளால் செய்யப்படுகிறது.

இந்த செயல்முறையுடன் உண்மையில் ஈர்க்கக்கூடியது என்னவென்றால், நீண்ட கால எரிசக்தி சேமிப்பிற்கான எரிபொருளை உற்பத்தி செய்யும் திறன். வளர்ந்து வரும் பேட்டரி தொழில்நுட்பத்துடன் கூட, தற்போதைய புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்கள் செய்யக்கூடியதை விட இது மிக அதிகம். சூரியன் வெளியேறவில்லை அல்லது அது காற்று வீசும் நாள் இல்லையென்றால், எடுத்துக்காட்டாக, சோலார் பேனல்கள் மற்றும் காற்றாலை பண்ணைகள் உற்பத்தியை நிறுத்துகின்றன. சிக்கலான எரிபொருட்களில் நீண்டகால பருவகால சேமிப்பு மற்றும் சேமிப்பிற்கு, எங்களுக்கு ஒரு சிறந்த தீர்வு தேவை என்று டி லூனா கூறுகிறார். பேட்டரிகள் நாளுக்கு நாள், தொலைபேசிகள் மற்றும் கார்களுக்கு கூட சிறந்தவை, ஆனால் நாங்கள் ஒருபோதும் [போயிங்] 747 ஐ பேட்டரி மூலம் இயக்கப் போவதில்லை.

தீர்க்க சவால்கள்

சூரிய மின்கலங்களை உருவாக்கும்போது - செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையின் செயல்பாட்டின் முதல் படி - எங்களிடம் ஏற்கனவே தொழில்நுட்பம் உள்ளது: சூரிய சக்தி அமைப்புகள். இருப்பினும், தற்போதைய ஒளிமின்னழுத்த பேனல்கள், பொதுவாக குறைக்கடத்தி அடிப்படையிலான அமைப்புகள், இயற்கையுடன் ஒப்பிடும்போது ஒப்பீட்டளவில் விலை உயர்ந்தவை மற்றும் திறனற்றவை. ஒரு புதிய தொழில்நுட்பம் தேவை; மிகக் குறைந்த ஆற்றலை வீணாக்கும் ஒன்று.

கேரி ஹேஸ்டிங்ஸ் மற்றும் அவரது குழு ஜார்ஜியா மாநில பல்கலைக்கழகம், அட்லாண்டா , தாவரங்களில் அசல் செயல்முறையைப் பார்க்கும்போது ஒரு தொடக்க புள்ளியில் தடுமாறியிருக்கலாம். ஒளிச்சேர்க்கையில், முக்கியமான புள்ளி கலத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்திற்கு மேல் எலக்ட்ரான்களை நகர்த்துவதை உள்ளடக்குகிறது. மிகவும் எளிமையான சொற்களில், இது சூரிய ஒளியால் ஏற்படும் இந்த இயக்கம் பின்னர் ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது. இந்த எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அசல் நிலைக்குத் திரும்பிச் செல்ல முடியாது என்பதால் இந்த செயல்முறை இயற்கையில் மிகவும் திறமையானது என்பதை ஹேஸ்டிங்ஸ் காட்டினார்: எலக்ட்ரான் எங்கிருந்து வந்தது என்று திரும்பிச் சென்றால், சூரிய சக்தி இழக்கப்படுகிறது. தாவரங்களில் இந்த சாத்தியம் அரிதாக இருந்தாலும், சோலார் பேனல்களில் இது அடிக்கடி நிகழ்கிறது, அவை உண்மையான விஷயத்தை விட ஏன் குறைவான செயல்திறன் கொண்டவை என்பதை விளக்குகிறது.

இந்த ஆராய்ச்சி ரசாயன அல்லது எரிபொருள் உற்பத்தி தொடர்பான சூரிய மின்கல தொழில்நுட்பங்களை முன்னேற்றக்கூடும் என்று ஹேஸ்டிங்ஸ் நம்புகிறார், ஆனால் இது இந்த நேரத்தில் ஒரு யோசனை மட்டுமே என்பதை அவர் சுட்டிக் காட்டுகிறார், இந்த முன்னேற்றம் எந்த நேரத்திலும் நடக்க வாய்ப்பில்லை. இந்த யோசனைகளின் அடிப்படையில் வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு முழுமையான செயற்கை சூரிய மின்கல தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்குவதைப் பொறுத்தவரை, எதிர்காலத்தில் தொழில்நுட்பம் மேலும் முடக்கப்பட்டுள்ளது என்று நான் நம்புகிறேன், அடுத்த ஐந்து ஆண்டுகளில் ஒரு முன்மாதிரிக்கு கூட இது சாத்தியமில்லை.

ஒரு சிக்கலை நாங்கள் தீர்ப்பதற்கு நெருக்கமாக உள்ளோம் என்று நம்புகிறார்கள், இந்த செயல்முறையின் இரண்டாவது படி: CO2 ஐ எரிபொருளாக மாற்றுவது. இந்த மூலக்கூறு மிகவும் நிலையானது மற்றும் அதை உடைக்க நம்பமுடியாத அளவு ஆற்றலை எடுத்துக்கொள்வதால், செயற்கை அமைப்பு வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்தி தேவையான சக்தியைக் குறைக்கிறது மற்றும் எதிர்வினை வேகப்படுத்த உதவுகிறது. இருப்பினும், இந்த அணுகுமுறை அதன் சொந்த சிக்கல்களைக் கொண்டுவருகிறது. கடந்த பத்து ஆண்டுகளில் மாங்கனீசு, டைட்டானியம் மற்றும் கோபால்ட் ஆகியவற்றால் ஆன வினையூக்கிகளால் பல முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன, ஆனால் நீடித்த பயன்பாடு தன்னை ஒரு பிரச்சினையாக நிரூபித்துள்ளது. கோட்பாடு நன்றாகத் தோன்றலாம், ஆனால் அவை சில மணிநேரங்களுக்குப் பிறகு வேலை செய்வதை நிறுத்துகின்றன, நிலையற்றவை, மெதுவாக அல்லது கலத்தை சேதப்படுத்தும் பிற இரசாயன எதிர்வினைகளைத் தூண்டும்.

ஆனாலும் கனேடிய மற்றும் சீன ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கிடையேயான ஒத்துழைப்பு ஜாக்பாட்டைத் தாக்கியதாகத் தெரிகிறது . நடுநிலை pH இல் வேலை செய்ய நிக்கல், இரும்பு, கோபால்ட் மற்றும் பாஸ்பரஸை இணைக்க அவர்கள் ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்தனர், இது கணினியை இயக்குவதை கணிசமாக எளிதாக்குகிறது. CO2 குறைப்புக்கு அவசியமான நடுநிலை pH எலக்ட்ரோலைட்டில் எங்கள் வினையூக்கி நன்றாக வேலை செய்ய முடியும் என்பதால், [a] சவ்வு இல்லாத அமைப்பில் CO2 குறைப்பின் மின்னாற்பகுப்பை இயக்க முடியும், எனவே மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்க முடியும் என்று திணைக்களத்தைச் சேர்ந்த போ ஜாங் கூறுகிறார் சீனாவின் ஃபுடான் பல்கலைக்கழகத்தில் மேக்ரோமோலிகுலர் சயின்ஸ். ஈர்க்கக்கூடிய 64% மின்-வேதியியல் சக்தி மாற்றத்துடன், குழு இப்போது செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை அமைப்புகளுக்கான அதிக செயல்திறனுடன் சாதனை படைத்தவர்களாக உள்ளது.

Google இயக்ககத்தில் கோப்புறை அளவை எவ்வாறு காண்பது

இப்போது நம்மிடம் உள்ள மிகப்பெரிய பிரச்சினை அளவு

அவர்களின் முயற்சிகளுக்காக, அணி என்.ஆர்.ஜி கோசியா கார்பன் எக்ஸ்பிரைஸில் அரையிறுதிக்கு முன்னேறியது, இது அவர்களின் ஆராய்ச்சிக்காக million 20 மில்லியனை வெல்லக்கூடும். மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் மற்றும் தொழில்துறை வசதிகளிலிருந்து CO2 உமிழ்வை மதிப்புமிக்க தயாரிப்புகளாக மாற்றும் முன்னேற்ற தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்குவதும், அவற்றின் மேம்பட்ட செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை அமைப்புகளுடன், அவர்களுக்கு நல்ல வாய்ப்பு உள்ளது.

அடுத்த சவால் அளவிடுதல். இப்போது நம்மிடம் உள்ள மிகப்பெரிய பிரச்சினை அளவு. நாம் அளவிடும்போது, ​​செயல்திறனை இழக்க நேரிடும் என்று ஜாங்கின் ஆய்வில் ஈடுபட்டிருந்த டி லூனா கூறுகிறார். அதிர்ஷ்டவசமாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் மேம்பாடுகளின் பட்டியலை தீர்த்துவைக்கவில்லை, இப்போது வெவ்வேறு பாடல்கள் மற்றும் வெவ்வேறு உள்ளமைவுகள் மூலம் வினையூக்கிகளை மிகவும் திறமையாக மாற்ற முயற்சிக்கின்றனர்.

இரண்டு முனைகளில் வெற்றி

குறுகிய மற்றும் நீண்ட கால முன்னேற்றத்திற்கு நிச்சயமாக இன்னும் இடமுண்டு, ஆனால் பலரும் ஆர்ட்டி-சியால் ஒளிச்சேர்க்கை எதிர்காலத்திற்கான தூய்மையான மற்றும் நிலையான தொழில்நுட்பமாக ஒரு முக்கியமான கருவியாக மாறும் திறனைக் கொண்டுள்ளனர்.

புலம் மிக விரைவாக நகரும் என்பதால் இது நம்பமுடியாத அளவிற்கு உற்சாகமானது. வணிகமயமாக்கலைப் பொறுத்தவரை, நாங்கள் ஒரு முக்கிய புள்ளியில் இருக்கிறோம், டி லூனா கூறுகையில், இது செயல்படுகிறதா என்பது பல காரணிகளைப் பொறுத்தது, இதில் பொதுக் கொள்கை மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொள்வதற்கு தொழில் ஏற்றுக்கொள்வது ஆகியவை அடங்கும்.

விஞ்ஞானத்தை சரியாகப் பெறுவது உண்மையில் முதல் படி மட்டுமே. ஹேஸ்டிங்ஸ் மற்றும் ஜாங் போன்றவர்களின் ஆராய்ச்சியை அடுத்து, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைச் சுற்றியுள்ள நமது உலகளாவிய மூலோபாயத்தில் செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையை உள்வாங்குவதற்கான முக்கியமான நடவடிக்கை வரும். பங்குகளை அதிகம். அது இழுத்தால், இரண்டு முனைகளில் வெற்றிபெற நாங்கள் நிற்கிறோம் - எரிபொருள்கள் மற்றும் ரசாயன பொருட்களை உற்பத்தி செய்வது மட்டுமல்லாமல், செயல்பாட்டில் நமது கார்பன் தடம் குறைகிறது.