Untitled 54 Khoa học và đời sống Soá 6 naêm 2019 Như đã đề cập ở bài viết đăng trên Tạp chí KH&CN Việt Nam số 4/2019, chúng ta đã biết, để thu năng lượng mặt trời có hai cách chính dùng pin mặt trời v[.]
Khoa học đời sống nhiên liệu nhiệT mặT Trời công nghệ Thu lượng mặT Trời kiểu Nguyễn Xuân Chánh Trong việc tạo lượng từ ánh sáng mặt trời, bên cạnh hiệu suất, giá thành thời gian lưu trữ vấn đề quan tâm Mới đây, nhà khoa học phát nhiên liệu nhiệt mặt trời (solar thermal fuel) có khả lưu trữ lượng mặt trời tới 18 năm Vật liệu có dạng lỏng rắn, ánh sáng mặt trời tích lũy nhiệt cần thiết, dễ dàng kích thích cho lượng tích lũy dạng nhiệt N hư đề cập viết đăng Tạp chí KH&CN Việt Nam số 4/2019, biết, để thu lượng mặt trời có hai cách chính: dùng pin mặt trời phát điện mặt trời tập trung Gần có cách thu lượng mặt trời hoàn toàn nhờ vật liệu đặc biệt có tên nhiên liệu nhiệt mặt trời Vật liệu có dạng lỏng rắn, ánh sáng mặt trời tích lũy lượng cần thiết, dễ dàng kích thích cho lượng tích lũy dạng nhiệt Đặc điểm bật vật liệu lưu trữ lượng mặt trời tới 18 năm kích thích lượng lưu trữ ra, khắc phục nhược điểm khơng lưu trữ pin mặt trời lưu trữ ngắn cách phát điện mặt trời tập trung Hoạt động nhiên liệu nhiệt mặt trời Như biết, nhiên liệu thông thường gồm 54 phân tử, bị đốt lên phá vỡ liên kết tỏa lượng Nhiên liệu nhiệt mặt trời khác hẳn, phân tử chúng không bị phá vỡ liên kết để tỏa lượng mà xếp lại liên kết Phân tử nhiên liệu nhiệt mặt trời azobenzen - hợp chất gồm vòng phenyl nối với liên kết kép N=N (hình 1) Phân tử có cấu hình phân tử azobenzen hai vịng phenyl nối liên kết kép n=n Có hai cấu trúc khác phân tử azobenzen: cấu trúc trans (dưới) cấu trúc cis (trên) Khi chiếu ánh sáng (tử ngoại) vào cấu trúc trans, phân tử hấp thụ lượng chuyển sang cấu trúc cis Khi kích thích (dùng xung nhiệt, sóng điện từ) cấu trúc cis, chúng chuyển sang cấu trúc trans nhả nhiệt Soá năm 2019 hình ổn định, gọi đồng phân Đồng phân dạng trans đồng phân dạng cis (trans cis tiếng latinh nói lên cách quay khơng gian nhóm chức cấu trúc đồng phân) Bình thường phân tử cấu hình dạng trans, ánh sáng mặt trời chiếu vào, trans chuyển sang dạng cis hấp thụ ánh sáng mặt trời Nói cách khác, lượng tử hν ánh sáng mặt trời xếp lại mối liên kết N=N, từ mối liên kết kiểu trans sang mối liên kết kiểu cis, phân tử kiểu liên kết có lượng cao (nhờ hấp thụ lượng tử hν ánh sáng) Do cấu hình dạng cis phân tử azobenzen ổn định nên lượng cao phân tử azobenzen cấu hình khơng bị thay đổi, lưu trữ lâu dài (18 năm) Chỉ chủ động kích thích cho phân tử azobenzen chuyển từ cấu hình dạng cis sang dạng trans lượng lưu trữ phân tử azobenzen tỏa dạng nhiệt Như vậy, nguyên tắc sử dụng Khoa học đời sống phân tử azobenzen để lưu trữ lâu dài lượng mặt trời Nhiên liệu nhiệt mặt trời dạng lỏng Để phân tử azobenzen xếp tương đối trật tự với mật độ cao, người ta dùng ống nanocacbon, xếp để phân tử azobenzen phủ kín dọc theo ống, sau cho tất vào dung môi dạng toluen (một chất lỏng, suốt, độ bay cao, có mùi thơm) từ có nhiên liệu mặt trời dạng lỏng kg chất lỏng nhiên liệu chứa lượng 250 Wh, tương đương với lượng kg ắc quy chì Nhiên liệu lỏng sử dụng hệ thu lượng mặt trời hình Khơng giống cách phát điện mặt trời tập trung, nhiên liệu lỏng ống khơng nóng lên mà chuyển từ cấu trúc trans sang cấu trúc cis, chứa lượng mặt trời Chất lỏng cấp thêm lượng đưa phận phân phối: bể dự trữ dẫn đến nơi sử dụng (như hệ thống sưởi ấm nhà…) Khi chuyển từ cấu trúc cis sang cấu trúc trans, chất lỏng với phân tử azobenzen hết lượng mặt trời dự trữ nên đưa trở lại ống dẫn để thực việc nạp lượng tiếp tục sau xe ô tô chúng bị phủ lớp nước bị đông lại khiến khó quan sát điều khiển xe vào mùa đơng Nhiên liệu nhiệt mặt trời dạng rắn Nhờ nhiên liệu nhiệt mặt trời, người ta chế tạo kính chống đơng đá cách làm kính có lớp, có lớp mỏng suốt làm nhiên liệu nhiệt mặt trời lưới làm vật liệu dẫn điện suốt, qua phát sóng điện từ yếu để kích thích chuyển cấu trúc từ cis sang trans tỏa nhiệt Trên thực tế, cấu tạo kính trơng giống kính tô thông thường Trường hợp tương tự sử dụng nhiên liệu nhiệt mặt trời đặt hệ thống kính tịa nhà cao tầng, nhờ vào mùa đơng tòa nhà tự động sưởi ấm lượng mặt trời Nhiên liệu nhiệt mặt trời dạng rắn cịn làm tinh vi theo cách phủ thành lớp mỏng lên sợi vải dệt thành vải Dùng loại vải để may quần áo cho vận động viên trượt tuyết, trời giá lạnh người trượt tuyết sưởi ấm… Cũng với phân tử azobenzen, người ta áp dụng phương pháp khác để chế tạo nhiên liệu nhiệt mặt trời dạng rắn, thông qua màng mỏng suốt Ở đây, cách chế tạo trộn phân tử azobenzen với ống nanocacbon dung môi dễ bay hơi, nhỏ thành giọt lên vật liệu mỏng Khi vật liệu quay nhanh, lực ly tâm khiến cho giọt chất lỏng lan rộng, sau bay để lại màng mỏng gồm phân tử azobenzen xếp dọc theo ống nanocacbon bề mặt vật liệu Nói cách khác phủ phân tử azobenzen trộn ống nanocacbon lên nhựa mềm theo kiểu in lăn để dễ cuộn lại được, sau trải nhựa lên bề mặt cần thiết để thu lượng mặt trời Các kết ban đầu cho thấy, dạng rắn, kg nhiên liệu nhiệt mặt trời chứa tới 30 Wh lượng Cách làm áp dụng nước Bắc Âu kính chắn gió trước Với giá thành thấp dễ dàng chuyển thành nhiều dạng lượng khác, có điện năng, người ta dự đốn rằng, vịng 10 năm tới, việc sử dụng lượng mặt trời theo cách dùng nhiên liệu nhiệt mặt trời áp đảo cách truyền thống lâu ? hình Sơ đồ hoạt động hệ nhiên liệu nhiệt mặt trời 55 Số năm 2019 ... có nhiên liệu mặt trời dạng lỏng kg chất lỏng nhiên liệu chứa lượng 250 Wh, tương đương với lượng kg ắc quy chì Nhiên liệu lỏng sử dụng hệ thu lượng mặt trời hình Khơng giống cách phát điện mặt. .. vòng 10 năm tới, việc sử dụng lượng mặt trời theo cách dùng nhiên liệu nhiệt mặt trời áp đảo cách truyền thống lâu ? hình Sơ đồ hoạt động hệ nhiên liệu nhiệt mặt trời 55 Số năm 2019 ... liệu nhiệt mặt trời dạng rắn Nhờ nhiên liệu nhiệt mặt trời, người ta chế tạo kính chống đơng đá cách làm kính có lớp, có lớp mỏng suốt làm nhiên liệu nhiệt mặt trời lưới làm vật liệu dẫn điện