Титаниумот го предводи патот во најновиот скок на Јапонија во обновливата енергија. Земјата сега го претстави првиот соларен панел што користи титаниум – технологија која потенцијално би можела да биде 1000 пати помоќна од традиционалните ќелии.
Со искористување на уникатните својства на титаниум диоксид и селен, овој иновативен пристап не само што драстично ја зголемува ефикасноста туку има и потенцијал да го трансформира целиот сектор за производство на соларна енергија.
Титаниумските соларни панели се поевтини
Конвенционалните соларни панели користат материјали на база на силикон, додека новата јапонска технологија вклучува панели кои користат слоеви од титаниум и селен во фотоволтаичните ќелии.
Истражувачите открија дека тие можат да ја подобрат адхезијата помеѓу слоевите на титаниум оксид и селен, што ја подобри ефикасноста на конверзија на енергијата и овозможи да се генерира повеќе електрична енергија од иста количина на сончева светлина.
Тие ја претставија оваа технологија во светот во публикација во Solar Energy Materials and Solar Cells.
Титаниумот е метал со исклучителна цврстина и отпорност на корозија, што го прави корисен за многу инженерски апликации. Сепак, неговиот енергетски интензивен процес на екстракција отсекогаш го направил премногу скап за широка употреба.
Сончева енергија и титаниум
Научниците од Универзитетот во Токио сега дизајнираа процес на екстракција што конечно може да ја сруши трошковната бариера на титаниумот и да го направи подостапен за бројни апликации, вклучувајќи ја и сончевата енергија.
Резултатите од ова истражување, објавени во Nature Communications , имаат далекусежни импликации, не само за индустријата за обновливи извори на енергија, туку и за други области кои користат титаниум, како што се воздушната индустрија и медицинските технологии.
„Индустријата масовно произведува железо и алуминиум метал – но не и титаниум метал, поради трошоците за отстранување на кислородот од рудата“, објасни Тору Х. Окабе, водечки автор на студијата.
„Ние користиме иновативна технологија базирана на метали од ретки земји, која го отстранува кислородот од титаниум до 0,02% по маса.
Цената на титаниум веќе не е проблем
За да се отстрани кислородот од рудата на титаниум и да се генерира почист метал, потребен е висок внес на енергија. Ова го направи титаниумот премногу скап за многу индустриски апликации.
Сепак, новиот јапонски процес на екстракција користи уште еден редок елемент, имено итриум. Овој метал најчесто се користи во низа технологии, вклучувајќи LED екрани и суперпроводници.
Истражувачите реагирале на стопениот титаниум со итриум метал за да произведат евтина, цврста, де-оксигенирана легура на титаниум.
И покрај фактот дека новиот процес е далеку поисплатлив, итриумот има и свои недостатоци.
Итриумот е благослов и проклетство
Итриумот е очигледно огромна предност кога се користи за прочистување на титаниум, но се јавува проблем бидејќи добиениот производ содржи до 1% итриум, што потенцијално може да влијае на издржливоста и отпорноста на титаниумот на корозија.
Овие ефекти може да претставуваат значителен предизвик за секторите како електрониката и воздушната.
Сепак, во тек се напори да се решат овие прашања и да се намали контаминацијата со итриум, додека сè уште се зачувуваат придобивките за заштеда на трошоците. На овој начин би можеле да се отклучат безброј дополнителни апликации за поевтин титаниум.
Иднината на сончевата енергија
Ова извонредно патување на научни иновации не завршува само тука. Секторот за обновливи извори на енергија е подготвен за драматична трансформација додека се стремиме да ги искористиме зелените ресурси уште поефикасно.
Иако проблемот со итриумот треба да се реши, целокупната перспектива е оптимистичка.
Ова е навистина плоден терен за идни инвестиции бидејќи континуираното истражување и развој може да доведе до зголемена приспособливост и ефикасност.
Клучот за реализација на целосниот потенцијал на оваа технологија лежи во континуираните инвестиции и глобалната соработка. Успехот во овој потфат може да навести ново доба на соларна енергија, правејќи ја чистата енергија помоќна, подостапна и поприфатлива.
Со доаѓањето на соларните панели од следната генерација и попристапниот титаниум, иднината на обновливата енергија никогаш не била повозбудлива.
Исцртување на курсот што претстои
Пробивот на јапонскиот титаниумски соларни панели означува не само еволуција во соларната технологија, туку потенцијална промена на парадигмата во повеќе индустрии.
Како што светот се повеќе се свртува кон одржливи енергетски решенија, овие иновации сигнализираат ера во која напредните материјали и паметното инженерство се спојуваат за да го редефинираат она што е можно.
Надвор од обновливите извори на енергија, успехот на панелите базирани на титаниум може да го катализира усвојувањето на титаниумските иновации во другите сектори, почнувајќи од електрониката до воздушната, а истовремено да ги намали трошоците за производство и да го поттикне економскиот раст.
Креаторите на политики и индустриските лидери сега имаат единствена можност да ги поддржат овие достигнувања и да го отворат патот за широка имплементација и дополнителни инвестиции во истражувањето.
Во суштина, ова пионерско дело е повеќе од научно достигнување; тоа претставува колективен скок кон иднината каде што чистата, ефикасна енергија е достапна за сите.
Деталите за ова истражување беа објавени во Solar Energy Materials and Solar Cells и во Nature Communications.
