الامارات 7 - استخدامات النانو في الطاقة الشمسية
يُعرَف علم النانو بأنه دراسة معالجة المواد على المقياس الجزيئي والذري، ويُعتبر أحد مجالات علم المواد المرتبطة بالفيزياء والهندسة. تُعَد تقنية النانو، التي تُعرف أيضًا بتقنية الجزيئات متناهية الصغر، مجالًا متطورًا في إنتاج وتخزين الطاقة، حيث ساهمت في تعزيز كفاءة الألواح الشمسية بنسبة تتراوح بين 30% و40%، وجعلتها بديلًا جذابًا للوقود الأحفوري. كما تم تطوير مرشحات نانوية لتنقية العوادم، مما يساهم في حماية البيئة من الملوثات الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري.
تمتاز الخلايا الشمسية الحديثة بمرونتها، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات محددة، مثل المنازل ذات التصاميم الفريدة. شهدت الألواح الشمسية تطورًا ملحوظًا عبر الأجيال المختلفة، بدءًا من الجيل الأول والثاني المصنوع من بلورات السيليكون، الذي تصل كفاءته إلى 9%، إلى الجيل الثالث المكون من خلايا صبغية. الجيل الرابع، الذي يستخدم تقنية النانو، يهدف إلى خفض التكاليف وزيادة الكفاءة، مما يسهم في توفير مصادر طاقة خضراء بديلة.
تُعتبر الأنابيب النانوية من أبرز تطبيقات تقنية النانو، حيث تُصنع من ذرات الكربون وتشكل أنابيب رقيقة وقوية ذات توصيل كهربائي وحراري ممتاز. تساعد خصائصها الكارهة للماء في الحفاظ على الألواح الشمسية نظيفة، مما يعزز كفاءتها. بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج بطاريات تخزين قادرة على احتجاز كميات كبيرة من الطاقة لفترات طويلة، مما يسهم في تطوير سيارات تعمل بالطاقة النظيفة بتكاليف أقل.
تظهر الفروقات الكبيرة بين الخلايا التقليدية وتلك المطورة باستخدام تقنية النانو، حيث أثبتت الأخيرة كفاءة أعلى في تحويل الضوء بفضل استخدام البقع الكمومية والغرافيين. رغم تحقيق تقدم كبير، لا تزال عمليات التطوير مستمرة. وقد أشار بحث من السيد علام، مدرس الفيزياء في الجامعة الأمريكية في القاهرة، إلى أن استخدام السيليكون التقليدي، رغم كلفته العالية وصعوبة تصنيعه، يمكن أن يُستبدل بتقنية النانو، التي تتميز بتكاليف أقل وثبات أعلى.
مع ذلك، من المهم ملاحظة الجوانب السلبية لتقنية النانو، حيث تشير بعض الدراسات الطبية إلى مخاطر المواد المصنعة من الأنابيب النانوية الكربونية، التي قد تسبب أورامًا خبيثة. إذ يمكن لجزيئات النانو دخول جسم الإنسان بسهولة، مما يشكل خطرًا صحيًا على المتعاملين معها مباشرة.
يُعرَف علم النانو بأنه دراسة معالجة المواد على المقياس الجزيئي والذري، ويُعتبر أحد مجالات علم المواد المرتبطة بالفيزياء والهندسة. تُعَد تقنية النانو، التي تُعرف أيضًا بتقنية الجزيئات متناهية الصغر، مجالًا متطورًا في إنتاج وتخزين الطاقة، حيث ساهمت في تعزيز كفاءة الألواح الشمسية بنسبة تتراوح بين 30% و40%، وجعلتها بديلًا جذابًا للوقود الأحفوري. كما تم تطوير مرشحات نانوية لتنقية العوادم، مما يساهم في حماية البيئة من الملوثات الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري.
تمتاز الخلايا الشمسية الحديثة بمرونتها، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات محددة، مثل المنازل ذات التصاميم الفريدة. شهدت الألواح الشمسية تطورًا ملحوظًا عبر الأجيال المختلفة، بدءًا من الجيل الأول والثاني المصنوع من بلورات السيليكون، الذي تصل كفاءته إلى 9%، إلى الجيل الثالث المكون من خلايا صبغية. الجيل الرابع، الذي يستخدم تقنية النانو، يهدف إلى خفض التكاليف وزيادة الكفاءة، مما يسهم في توفير مصادر طاقة خضراء بديلة.
تُعتبر الأنابيب النانوية من أبرز تطبيقات تقنية النانو، حيث تُصنع من ذرات الكربون وتشكل أنابيب رقيقة وقوية ذات توصيل كهربائي وحراري ممتاز. تساعد خصائصها الكارهة للماء في الحفاظ على الألواح الشمسية نظيفة، مما يعزز كفاءتها. بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج بطاريات تخزين قادرة على احتجاز كميات كبيرة من الطاقة لفترات طويلة، مما يسهم في تطوير سيارات تعمل بالطاقة النظيفة بتكاليف أقل.
تظهر الفروقات الكبيرة بين الخلايا التقليدية وتلك المطورة باستخدام تقنية النانو، حيث أثبتت الأخيرة كفاءة أعلى في تحويل الضوء بفضل استخدام البقع الكمومية والغرافيين. رغم تحقيق تقدم كبير، لا تزال عمليات التطوير مستمرة. وقد أشار بحث من السيد علام، مدرس الفيزياء في الجامعة الأمريكية في القاهرة، إلى أن استخدام السيليكون التقليدي، رغم كلفته العالية وصعوبة تصنيعه، يمكن أن يُستبدل بتقنية النانو، التي تتميز بتكاليف أقل وثبات أعلى.
مع ذلك، من المهم ملاحظة الجوانب السلبية لتقنية النانو، حيث تشير بعض الدراسات الطبية إلى مخاطر المواد المصنعة من الأنابيب النانوية الكربونية، التي قد تسبب أورامًا خبيثة. إذ يمكن لجزيئات النانو دخول جسم الإنسان بسهولة، مما يشكل خطرًا صحيًا على المتعاملين معها مباشرة.