Solární energie na chemickou energii: co, jak převést, příklady a fakta

by

V tomto článku budeme analyzovat příklady přeměny sluneční energie na chemickou energii a další její aspekty.  

Fotosyntéza je přeměna sluneční energie (světelné palivo ze Slunce) na chemické palivo (forma glukózy nebo jiných organických molekul). Děje se to v chloroplastech. Chlorofyl je zelená látka vyskytující se v rostlinách. 

Fotosyntéza umožňuje rostlinám vytvářet si vlastní potravu z oxidu uhličitého a vlhkosti za existence slunečního světla a chlorofylu. Tento postup má za následek uvolnění kyslíku a produkci glukózy. Glukóza může být skladována, přeměněna na škrob nebo využita k dýchání. Fotosyntézu využívaly stromy, keře, trávy a řasy již od nepaměti. Dosahují toho produkcí organického pigmentu chlorofylu ve svých buňkách.

Části rostlin obsahující chlorofyl přeměňují pomocí slunečního záření oxid uhličitý (CO2) a vlhkost na kyslík a glukózu. Rostlina získává energii z glukózy a uvolňuje se kyslík. V důsledku toho se lesům často říká „zelené plíce“. Umělá fotosyntéza se snaží být jako její přirozený protějšek. V podstatě jde o „pouhé“ dělení vody na vodík a kyslík pomocí slunečního záření, spíše než o produkci glukózy.  

Vytvořený vodík pak může být pro ilustraci použit jako palivo pro pohon automobilů s palivovými články, nebo by mohl být skutečně využit k syntéze uhlovodíků, jako je metan (primární prvek organického plynu), etan, propan nebo dokonce (kapalný ) oktanové číslo.  

 

 Jak přeměnit sluneční energii na chemickou energii? 

Světelná energie se přeměňuje na chemickou energii. Kdykoli fotochemicky nabitá speciální molekula chlorofylu fotosyntetického aktivního místa odevzdá elektron během oxidační reakce, lehké palivo se přemění na chemické palivo. 

Jedna částice pigmentu chlorofylu pohltí jeden foton a odevzdá jeden elektron v reakci záře. Tento elektron přechází na feofytin, pozměněnou formu chlorofylu, která přechází z elektronu na molekulu chinonu, což umožňuje začátek proudu elektronů pod sekvencí elektronového tranzitu, která nakonec přispívá k redukci NADP na NADPH. 

To také vytváří sklon protonů v celé chloroplastové membráně, který ATP syntáza využívá pro souběžnou syntézu ATP. Molekula chlorofylu získává elektron z molekuly vody pomocí postupu známého jako fotolýza, jejímž výsledkem je tvorba molekuly dikyslíku (o2). 

Kdy se sluneční energie přemění na chemickou energii? 

Když je absorbován foton s vlnovou délkou menší než 700 nm, molekula chlorofylu daruje vysokoenergetický elektron, který je využit k protlačení vodíkového iontu podél tylakoidní membrány chloroplastu. To má za následek vytvoření chemiosmotického potenciálu přes membránu. Mnoho částic zakořeněných v této membráně plní různé funkce tím, že umožňují vodíkovým iontům proudit v opačném směru.

Hlavní věc, která se zde vyskytuje, je, že NADP+ je převeden na NADPH. V postupech buňka-buňka slouží NADPH jako celkový zdroj energie. NADPH využívají rostliny k přeměně CO2 na sacharidy.  

Proces přeměny sluneční energie na chemickou energii 

Fotosyntéza se vyskytuje v chloroplastech, což jsou jedinečné rostlinné buňky nacházející se v listech. Samostatný chloroplast je podobný vaku naplněnému základními složkami fotosyntézy. Obsahuje vodu spotřebovanou z kořenů rostliny, atmosférický oxid uhličitý spotřebovaný listy a chlorofyl uzavřený v thylakoidech, což jsou složené organely podobné bludišti. 

Chlorofyl je skutečným katalyzátorem fotosyntézy. Tato molekula citlivá na světlo je potřebná k zahájení procesu sinicemi, planktonem a suchozemskými rostlinami. 

Vzhledem k tomu, že molekuly chlorofylu tak špatně pohlcují zelené paprsky, zobrazují ho jako malé reflektory, díky čemuž naše oči vnímají většinu listů jako zelené. Teprve na podzim, po degradaci chloroplastů, vidíme nekonečné odstíny žluté a oranžové generované karotenoidovými pigmenty. 

Jak doma přeměnit sluneční energii na chemickou?

Pravděpodobně jste již slyšeli o PV, které se používají v solárních panelech. Jakmile slunce svítí na solární panel, energii absorbují FV články na desce. Tato energie produkuje elektrické náboje, které se pohybují v reakci na vestavěné elektrické pole v buňce, což způsobuje tok elektřiny.  

Reflektory se používají k zobrazení a zahájení soustředění celého slunečního světla na recipienty, které akumulují solární palivo a přeměňují jej na páru, kterou lze následně využít k výrobě paliva nebo jej akumulovat pro následné použití. Většinou se používá ve velmi velkých elektrárnách. 

 Inovace solární energie nekončí érou elektrické energie pomocí FV nebo CSP systémů. Tyto platformy pro fotovoltaické elektrárny by měly být začleněny do rezidencí, podniků a zavedených energetických rozvržení pomocí různých tradičních a ekologických energetických zásuvek. 

sluneční energie na chemickou energii
sluneční energie na chemickou energii

Příklady solární energie k chemické energii 

Několik populárních aplikací solární energie zahrnuje: 

  • Solární ohřev vody je běžným příkladem solární energie
  • Fotovoltaické články
  • Solární technologie
  • Osvětlení ze Slunce 
  • Solární střecha 

Solární ohřev vody je běžným příkladem solární energie

Mnoho lidí si neuvědomuje, že solární vodní kotle a solární vesmírné kotle jsou drahé a lepší způsoby, jak zapařit domy, aniž by bylo nutné rozmístit solární panely. Solární ohřívače prostoru využívají atmosféru nebo vodní médium k přeměně sluneční energie na topné palivo. Voda se na druhé straně používá jako médium pro přenos tepla v solárních ohřívačích vody. K dispozici jsou aktivní a pasivní fotovoltaické topné systémy.

Čerpadla se používají v zařízeních, která umožňují vodě cestovat a tím vytvářet teplo. Naproti tomu pasivní systémy spoléhají na přirozenou cirkulaci. Kapacita vyhřívat celý bazén za neuvěřitelně nízké náklady odlišuje tepelné topné systémy od jiných ohřívačů, jako jsou olejová a plynová oběžná kola. 

Fotovoltaické články 

Solární články se používají k napájení celé řady zařízení, od kalkulaček až po celá průmyslová odvětví. I když se malé buňky již dlouho používají k posílení malých zařízení, jako jsou kalkulačky, velké buňky v posledních letech pronikly do průmyslu. Velké články jsou dostatečně výkonné pro napájení celých domů. 

Díky své šetrnosti k životnímu prostředí jsou chladnými přispěvateli energie. Nejen, že mají dlouhou životnost, ale vyžadují malou údržbu a z dlouhodobého hlediska jsou relativně levné. 

Solární technologie 

Elektronika nyní obsahuje funkce, které umožňují solární nabíjení. Oblíbeným vysvětlením je solárně napájený konektor, který dokáže nabíjet cokoliv od tabletů po mobilní telefony. Dnes jsou k dispozici také lampy na solární pohon, které lze nabíjet jednoduše vystavením slunečnímu záření. 

Vzhledem k tomu, že se více zaměřuje na obnovitelné záření, není pochyb o tom, že mnoho lidí začne využívat solární energii pro přísady, které mohou být poháněny světlem ze slunce. Sluchátko Apple je ilustrací toho, jak bylo solární palivo úspěšně použito k napájení elektronického zařízení. Kromě tradičních hodinek nemusí být telefon Apple nabíjen každý den. 

Osvětlení ze Slunce 

Tito majitelé nemovitostí často zlepšují stylistický význam a produktivitu svých nemovitostí integrací venkovního solárního osvětlení. Solární lampa, s výjimkou klasického vnějšího osvětlení, nevyžaduje pokročilou instalaci, ale protože lampy využívají pokročilé bezdrátové technologie a zapouzdřují sluneční energii po celý den, aby se eliminovala potřeba typicky dodávané energie v noci. 

Vzhledem k tomu, že solární lampy nejsou tak běžné jako solární panely, rychle dohánějí inteligentní systémy vytápění domácností a LED lampy jako energetické zboží, které by skutečně mohlo podpořit nižší účty za energii. 

Solární střecha 

Vzhledem k obrovskému množství vychytávek dostupných v současné době v průmyslu většina lidí přehlíží nejdůležitější využití solární energie, kterou je solární energie na střeše. Protože solární autorita má mnoho aplikací, jako je napájení baterií a létající letadla, může také hrát důležitou roli při snižování uhlíkových stop a účtů za energii. Každý rok může střešní solární systém ušetřit obyvatelům tisíce peněz. 

Při zvažování přechodu na solární palivo si udělejte představu o výpočtu svých potenciálních solárních úspor a zjistěte, jaký dopad by mohlo mít financování solárních zařízení na finance vaší domácnosti. 

Použití malých produktů a pomůcek pro vylepšení domácnosti ke zvýšení produktivity vašeho bydliště je dobrý nápad. Z dlouhodobého hlediska je však instalace solární desky nejlepším způsobem, jak snížit účty za elektřinu a snížit emise uhlíku. 

Solární energie vs chemická energie 

Sluneční záření způsobuje chemickou reakci, která poskytuje rostlinám energii k růstu. Chemická energie je elektřina ukrytá ve vazbách, které existují mezi sloučeninami, jako jsou subatomární částice a molekuly. Chemická reakce je proces, při kterém dochází k přestavbě atomů v důsledku chemické změny, která pravděpodobně vyústí ve vznik nového materiálu. 

Vlhkost je rozdělena na vodík a kyslík pomocí energie ze sluneční energie v jedné technice. Extrakce denního světla pomocí solárních článků a elektrolýza vlhkosti jsou postupy, které lze (teoreticky) provádět individuálně. Přesto, jak popisuje Andreas Borschulte, by mohly být skutečně sloučeny na nepatrné úrovni. Ve fotoelektrochemických článcích, také známých jako PEC články, se to nazývá fotoelektrolýza. Vědci Empa odhalili buňku PEC v roce 2014. Zvažte nádobu na vlhkost vybavenou fotoanodou a reverzní elektrodou. Fotoanoda nasává denní světlo a vyrábí elektřinu, která slouží k rozdělení vody.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Solární osvětlení navíc přichází s množstvím extravagantních osvětlovacích skupin, které mohou výrazně vylepšit venkovní vzhled jakéhokoli pozemku. Tyto produkty osvětlení jsou levné a široce dostupné v místních maloobchodních prodejnách. Silniční lampy jsou dnes rozšířeny díky jejich nízké ceně a snadné dostupnosti. 

Také čtení: