Obnovitelné zdroje

Článků v rubrice: 189

Bude pozlacený igelit vyrábět energii?

Nanoantény absorbují energii infračerveného záření Fotovoltaické panely přeměňují sluneční záření na elektrický proud a v budoucnu by se mohly stát významným zdrojem energie. Ze všech slunečních paprsků, které k nám naše hvězda posílá, si panely ovšem vybírají jen úzkou část, viditelné a částečně i ultrafialové záření. Všechny ostatní části spektra zůstávají nevyužity a přitom nesou takové množství energie! Kupříkladu infračervené záření. Dopadá k nám nejen ve slunečních paprscích, ale vyzařují ho i všechny živé bytosti, pracující stroje a dokonce i zahřátá zem.

Fotogalerie (3)
Steven Novack z laboratoře INL předvádí plastovou fólii nesoucí sadu čtverců s vyraženými nanoanténami, jejichž reliéfy jsou umístěny na vodivé podložce. Každý čtverec obsahuje 260 miliónů nanoantén.

Sluneční anténa
Běžné fotovoltaické panely pracují na následujícím principu: (viz všechny články Třípólu, kde jsme o fotovoltaice psali). Letící foton dopadne na materiál panelu, předá svou energii nejbližšímu elektronu a ten se uvolní ze své pozice a dá se do pohybu. Leckdy vyvolá celou lavinu elektronů a pokud na panel dopadá dostatek fotonů, máme ve výsledku elektrický proud. Tento efekt ovšem nemůže vyvolat lecjaký foton. V případě infračerveného záření nemá dostatek energie, aby elektron z atomové mřížky uvolnil. Zvládne nanejvýš volný elektron rozkmitat. Když vezmeme vhodný vodič a ozáříme ho, získáme střídavý proud oscilující ve stejné frekvenci, s jakou se povedlo rozkmitat elektrony v materiálu. Na tomto principu pracuje obyčejná televizní anténa.

Miliony zlatých spirálek
Anténa sbírající energii infračerveného záření má jeden drobný, ale podstatný háček. Velikost antény je úměrná délce vlnění, které zachytává. Pro příjem televizního signálu to bude anténa velká několik desítek centimetrů, ale s infračerveným zářením si dokáží poradit jen objekty mnohem menší. Jedná se o velikosti nanometrů, tedy miliardtiny metru.

Současné technologie zvládají výrobu miniaturních čipů, výroba nanoantény by tedy neměla být problém. Výzkumníci z Národní laboratoře v Idahu (Idaho National Laboratory – INL) se tento problém pokusili vyřešit. Optimální tvar antén nasimulovali v počítači a dostali útvary, které dokázaly absorbovat až 92 procent infračerveného záření. Tyto anténky měly podobu miniaturních zlatých spirálek nebo čtverečků.

Potištěná igelitka – naděje budoucnosti?
Vědci se zaměřili na zpracovávání záření zvaného midIR, což je v podstatě prostřední úsek infračerveného spektra s frekvencemi pohybujícími se od 30 do 120 THz. Tato oblast je pro budoucí infračervené panely nejvýhodnější, protože právě v této oblasti vyzařuje v noci Země teplo, které nashromáždila ze Slunce přes den. Anténky by tak mohly dodávat proud i v noci, i když by ho bylo podstatně méně než ve dne.

Nanoantény vyrobili obdobnou metodou, jakou se ve velkém vyrábějí čipy. Vytvořili raznici, kterou nanoantény natiskli jako velikým razítkem. Tato raznice o průměru šesti palců (zhruba 15 cm) vyrobí najednou více než 10 miliónů antének. Za podklad posloužil polyetylen, čili v podstatě obyčejná nákupní taška. Výsledné zařízení je tak krásně tvarovatelné a jde jím obalit či potisknout prakticky cokoliv.

Drahá černá barva
Soustava zlatých nanoantének na igelitové tašce dosáhla osmdesátiprocentní absorpce infračerveného záření. Uvážíme-li, že běžné fotovoltaické panely dosahují většinou méně jak dvacetiprocentní účinnosti, je to jistě ohromující úspěch. Jenže pozor! Fotovoltaické panely vyrábějí elektrický proud – a kde je něco takového z pozlacené tašky? Zatím máme pouze povrch, který dokáže dobře pohlcovat infračervené záření. To dokáže ovšem načerno natřená deska také. Pokud výzkumníci nechtěli jen vytvořit velmi drahou barvu, musí vyřešit otázku, jak z nanoantén získat elektrický proud v rozumně využitelné podobě.

Neexistující nanousměrňovače
Elektrický proud už samozřejmě ve zlatém materiálu je. Každá anténka je zdrojem střídavého proudu o terahertzové frekvenci (mění svůj směr biliónkrát za sekundu), která je pro běžné použití naprosto nevhodná. Je možno buď tento proud usměrnit, nebo vytvořit obvod, který by jeho frekvenci změnil na přijatelných 50Hz a umožnil napojení na elektrickou rozvodnou síť. Usměrnění by vyžadovalo tvorbu zcela nových nanousměrňovačů. Teprve na jejich účinnosti bude záležet, jak dokonalý bude celý panel. Dokud se nepodaří vyvinout vhodné usměrňovače (či obvody upravující frekvenci) budou zlaté nanoantény jen zajímavou hříčkou a o zpracovávání nočního vyzařování Země si budeme moci jenom nechat zdát.

Edita Bromová
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Nový druh magnetu

Sloučenina uranu a antimonu USb2 generuje magnetismus úplně jiným způsobem než dosud známé magnety. Vědci jej nazvali „singletový” magnetismus. Elektrony, záporně nabité elementární částice, vytvářejí své vlastní malé magnetické pole. Je to důsledek kvantové mechanické vlastnosti známé jako spin.

Biocev, mitochondrie a nádory

Výzkumné skupiny vědeckého centra BIOCEV se zaměřují na detailní poznání organismů na molekulární úrovni. Jejich výsledky směřují do aplikovaného výzkumu a vývoje nových léčebných postupů proti závažným zdravotním problémům.

S.A.W.E.R. může změnit poušť v úrodnou krajinu

Proměnit suchou a horkou poušť v zelenou krajinu zní v tuto chvíli jako sen nebo pohádka. V praxi by k takové proměně bylo třeba velké množství vody. Ale kde takové množství vody v poušti vzít? Pomocí Slunce ze vzduchu! I pouštní vzduch totiž v sobě obsahuje vodní páru.

Inerciální udržení – lasery a urychlovače

Fúzí při magnetickém udržení (tokamaky a stelarátory) jsme se zabývali podrobně již mnohokrát. Všimněme si udržení inerciálního, které s nepatrnou nepřesností můžeme zaměnit za laserovou fúzi. V roce 1963 sovětští vědci N. G. Basov a O. N.

Povaha zvířat je přizpůsobivá, ale zároveň stálá

Každý majitel nějakého domácího mazlíčka vám řekne, že lidé nejsou jedinými tvory s osobností. A netýká se to jen psů a koček. V posledních letech vědci zjistili, že zástupci mnoha živočišných druhů mají unikátní životní dispozice a vykazují v průběhu ...

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail