تولید پنجره ترموکرومیک نسل جدید که بعنوان مولد برق عمل می‌کند توسط گروهی از دانشمندان آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر ( NREL ) در ایالات متحده انجام شد .
دانشمندان در آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر ( NREL ) از دستیابی به موفقیت در تولید پنجره ترموکرومیک ( Thermochromic window ) نسل آینده خبر دادند که نه تنها نیاز به تهویه هوا را کاهش می‌دهد بلکه همزمان برق تولید می‌کند . نتایج این بررسی در مقاله معتبر چاپ شده است ( شکل زیر ) .
چرا به تولید پنجره ترموکرومیک نیازمندیم ؟
گرمای حاصل از تابش نور خورشید در پنجره‌ها ، نیاز به تهویه هوا و خنک کننده‌ها را در ساختمان افزایش می‌دهد . از آنجا که ساختمان‌های مسکونی و تجاری ۷۴ درصد از کل برق و ۳۹ درصد از کل انرژی را در ایالات متحده مصرف می‌کنند ، اثر سایه زدن ( Shading effect ) در پنجره‌های رنگی به ساختمان‌ها کمک می‌کند انرژی کمتری مصرف کنند .
این فناوری که ” فتوولتائیک ترموکرومیک ( Thermochromic photovoltaic ) ” نامیده می‌شود ، به پنجره امکان تغییر رنگ می‌دهد تا جلوی تابش خیره کننده را بگیرد و هنگام گرم شدن شیشه در یک روز گرم و آفتابی ، گرمای ناخواسته خورشیدی را کاهش دهد . این تغییر رنگ همچنین منجر به تشکیل یک سلول خورشیدی فعال می‌شود که برق تولید می‌کند ( تولید پنجره ترموکرومیک ) .
پنجره‌های فتوولتائیک ترموکرومیک می‌توانند به ساختمان‌ها کمک کنند تا به مولد انرژی تبدیل شوند و سهم آن‌ها را در نیازهای شبکه انرژی افزایش دهند . در این پژوهش پنجره‌هایی با رنگ‌های بی‌شمار و دامنه وسیع‌تری از دما طراحی شده است . این امر طراحی منعطفی را برای بهبود بازده انرژی و همچنین کنترل زیبایی شناسی ساختمان‌ها فراهم می‌کند که برای معماران و کاربران نهایی بسیار مطلوب است .
مکانیزم کار تولید پنجره ترموکرومیک
سطح یک پنجره ترموکرومیک با گرم شدن توسط آفتاب تاریک می‌شود ( بر طبق پژوهش‌های پیشین NREL انجام شده ) . با تغییر رنگ پنجره از شفاف به کدر ( تاریک ) ، پروسکایت‌ها ( Perovskites ) که در داخل مواد جاسازی شده‌اند ، برق تولید می‌کنند . پروسکایت یک ساختار بلورین است که کارایی چشمگیری در مهار نور خورشید از خود نشان می‌دهد . فرمول شیمیایی پروسکایت CaTiO۳ است . این ماده طبیعی اولین بار در سال ۱۸۳۹ توسط گوستاو روز در کوه‌های اورال در روسیه کشف شده و به افتخار زمین شناس روسی پروسکایت نامگذاری شده‌است .
جزئیات خبر
Bryan Rosales محقق فوق دکترا در NREL و نویسنده اصلی مقاله بیان کرد : ” یک نمونه اولیه از این پنجره‌ها می‌تواند ظرف یک سال ساخته شود . ”
پنجره خورشیدی نسل اول برای تحریک به دمای بین ۱۵۰ و ۱۷۵ درجه فارنهایت نیاز دارد و رنگ آن می‌تواند بین شفاف و قهوه‌ای مایل به قرمز تغییر کند . برای این منظور دماهای ۹۵ تا ۱۱۵ درجه فارنهایت نیز مناسب هستند ، این دماها به راحتی با استفاده از تابش نور خورشید در سطح پنجره‌ها حاصل می‌شود .
محققان تیم تولید پنجره ترموکرومیک همچنین با استفاده از ترکیب شیمیایی مختلف و مواد مختلف توانستند سرعت تغییر رنگ را به سرعت افزایش دهند . این زمان از سه دقیقه ( مربوط به پنجره فتوولتائیک ترموکرومیک ساخته شده در سال ۲۰۱۷ ) به حدود هفت ثانیه کاهش یافت .
دانشمندان ( تولید پنجره ترموکرومیک ) یک فیلم نازک پروسکایت را بین دو لایه شیشه قرار داده و به آن بخار تزریق کردند . بخار باعث می‌شود که پروسکایت ( خودش ) به شکل‌های مختلف ( مانند یک زنجیره ، یک ورق یا یک مکعب ) مرتب شود . رنگ‌ها با تغییرشکل پدیدار می‌شوند . کاهش رطوبت ، پروسکایت را به حالت شفاف طبیعی خود بازمی‌گرداند . تحقیقات تکمیلی این پژوهش ( تولید پنجره ترموکرومیک ) برنامه ریزی شده است . یکی از مباحث مورد بررسی ، تعداد دفعاتی است که می‌توان پنجره ترموکرومیک را به حالت عملیاتی تولید برق درآورد و سپس به حالت شفاف بازگرداند . همچنین کارایی تبدیل نور خورشید به برق مورد بررسی قرار خواهد گرفت ( در تولید پنجره ترموکرومیک ) . بودجه این تحقیق توسط دفتر فن آوری‌های ساختمان وزارت انرژی تأمین شده است .
NREL آزمایشگاه ملی وزارت انرژی در ایالات متحده است که در زمینه تحقیق و توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی فعالیت دارد .
خلاصه خبر تولید پنجره ترموکرومیک
دانشمندان آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر ( NREL )پنجره‌های ترموکرومیکی را توسعه دادند که با گرمای حاصل از تابش نور خورشید تحریک شده و برق تولید می‌کنند . این پنجره‌ها باعث می‌شوند انرژی کمتری مصرف شوند . جزئیات این مقاله ( تولید پنجره ترموکرومیک ) در ژورنال Nature Communications با عنوان Reversible Multicolor Chromism in Layered Formamidinium Metal Halide Perovskites منتشر شده است .
منبع خبر : سایت www.azom.com
تاریخ انتشار خبر : ۱ آبان ماه ۱۳۹۹
کد خبر : ۱۴۴۵
