Zonne-energie naar chemische energie: wat, hoe te converteren, voorbeelden en feiten

by

In dit artikel zullen we voorbeelden van zonne-energie naar chemische energieconversie en andere aspecten ervan analyseren.  

Fotosynthese is de omzetting van zonne-energie (lichte brandstof van de zon) in chemische brandstof (een vorm van glucose of andere organische moleculen). Het gebeurt in de chloroplasten. Chlorofyl is een groene stof die in planten voorkomt. 

Fotosynthese stelt planten in staat om hun eigen voedsel te creëren uit koolstofdioxide en vocht in de aanwezigheid van zonlicht en chlorofyl. Deze procedure resulteert in het vrijkomen van zuurstof en de productie van glucose. Glucose kan worden opgeslagen, omgezet in zetmeel of worden gebruikt voor de ademhaling. Fotosynthese wordt al sinds mensenheugenis gebruikt door bomen, struiken, grassen en algen. Ze bereiken dit door het organische pigment chlorofyl in hun cellen te produceren.

Met behulp van zonlicht zetten chlorofylhoudende plantendelen koolstofdioxide (CO2) en vocht om in zuurstof en glucose. De plant haalt zijn energie uit glucose en zuurstof wordt afgevoerd. Als gevolg hiervan worden bossen vaak "groene longen" genoemd. Kunstmatige fotosynthese streeft ernaar zijn natuurlijke tegenhanger te zijn. In wezen gaat dit over het "slechts" scheiden van water in waterstof en zuurstof met behulp van zonlicht, in plaats van het produceren van glucose.  

De gegenereerde waterstof kan vervolgens worden gebruikt als brandstof, ter illustratie, voor het aandrijven van brandstofcelauto's, of het kan inderdaad worden gebruikt om koolwaterstoffen te synthetiseren zoals methaan (het primaire element van organisch gas), ethaan, propaan of zelfs (vloeibare ) octaan.  

 

 Hoe zonne-energie omzetten in chemische energie? 

Lichtenergie wordt omgezet in chemische energie. Wanneer een fotochemisch geactiveerd speciaal chlorofylmolecuul van de fotosynthetische actieve plaats een elektron afstaat tijdens een oxidatiereactie, wordt lichte brandstof omgezet in chemische brandstof. 

Eén deeltje van het pigment chlorofyl neemt één foton op en geeft één elektron af in de gloeireacties. Dit elektron gaat naar feofytine, een veranderde vorm van chlorofyl die het elektron naar een chinonmolecuul brengt, waardoor het begin van een stroom elektronen onder een elektronentransitsequentie mogelijk wordt die uiteindelijk bijdraagt ​​aan de reductie van NADP tot NADPH. 

Dit creëert ook een protonhelling door het chloroplastmembraan, dat ATP-synthase gebruikt voor gelijktijdige ATP-synthese. Het chlorofylmolecuul wint een elektron terug uit een watermolecuul via een procedure die bekend staat als fotolyse, wat resulteert in de vorming van het dizuurstof (o2) molecuul. 

Wanneer wordt zonne-energie omgezet in chemische energie? 

Wanneer een foton met een golflengte van minder dan 700 nm wordt geabsorbeerd, doneert het chlorofylmolecuul een hoogenergetisch elektron, dat wordt gebruikt om een ​​waterstofion langs het thylakoïdemembraan van een chloroplast te dwingen. Dit resulteert in de vorming van een chemiosmotische potentiaal over het membraan. Veel deeltjes die in dit membraan zijn verankerd, vervullen verschillende functies door waterstofionen in de tegenovergestelde richting te laten stromen.

Het belangrijkste dat hier gebeurt is dat NADP+ wordt omgezet naar NADPH. Bij cel-celprocedures dient NADPH als een algemene stroombron. NADPH wordt door planten gebruikt om CO2 om te zetten in koolhydraten.  

Zonne-energie naar chemisch energieconversieproces 

Fotosynthese komt voor in chloroplasten, dit zijn unieke plantencellen die in gebladerte worden aangetroffen. Een afzonderlijke chloroplast is vergelijkbaar met een zak gevuld met de essentiële componenten van fotosynthese. Het bevat water dat wordt geconsumeerd uit de wortels van de plant, atmosferisch koolstofdioxide dat wordt verbruikt door de bladeren en chlorofyl dat is ingesloten in thylakoïden, die opgevouwen, doolhofachtige organellen zijn. 

Chlorofyl is de echte fotosynthesekatalysator. Dit lichtgevoelige molecuul is nodig om het proces te starten door cyanobacteriën, plankton en landplanten. 

Omdat chlorofylmoleculen groene stralen zo slecht opnemen, portretteren ze het als kleine reflectoren, waardoor onze ogen de meeste bladeren als groen waarnemen. Pas in de herfst, nadat de chloroplasten zijn afgebroken, zien we de eindeloze tinten geel en oranje die worden gegenereerd door carotenoïde pigmenten. 

Hoe zet je thuis zonne-energie om in chemische energie?

Je hebt vast wel eens gehoord van PV, dat wordt gebruikt in zonnepanelen. Zodra de zon op een zonnepaneel gloeit, wordt de stroom opgenomen door de PV-cellen op het bord. Deze kracht produceert elektrische ladingen die reizen als reactie op een ingebouwd elektrisch veld in de cel, waardoor elektriciteit gaat stromen.  

Reflectoren worden gebruikt om zonlicht volledig af te beelden en te focussen op ontvangers, die zonnebrandstof accumuleren en omzetten in stoom, die vervolgens kan worden gebruikt om brandstof te genereren of voor later gebruik. Het wordt meestal gebruikt in zeer grote elektriciteitscentrales. 

 Innovatie op het gebied van zonne-energie stopt niet met het tijdperk van elektrische energie door PV- of CSP-systemen. Deze fotovoltaïsche energieplatforms moeten worden geïntegreerd in woningen, bedrijven en gevestigde elektriciteitscentrales met behulp van een verscheidenheid aan traditionele en milieuvriendelijke stopcontacten. 

zonne-energie naar chemische energie
zonne-energie naar chemische energie

Voorbeelden van zonne-energie naar chemische energie 

Enkele populaire toepassingen van zonne-energie zijn: 

  • Zonneboiler is een bekend voorbeeld van zonne-energie
  • Fotovoltaïsche cellen
  • Zonne-technologie
  • Verlichting van de zon 
  • Zonne-dak 

Zonneboiler is een bekend voorbeeld van zonne-energie

Veel mensen zijn zich er niet van bewust dat zonneboilers en zonneboilers dure en betere manieren zijn om huizen te stomen zonder zonnepanelen te hoeven plaatsen. Ruimteverwarmers op zonne-energie gebruiken een atmosfeer of water om de energie van de zon om te zetten in brandstof voor verwarming. Water daarentegen wordt gebruikt als warmtetransportmedium in zonneboilers. Er zijn actieve en passieve fotovoltaïsche verwarmingssystemen beschikbaar.

Pompen worden gebruikt in apparatuur om water te laten reizen en zo warmte te genereren. Passieve systemen daarentegen vertrouwen op natuurlijke circulatie. Het vermogen om een ​​heel zwembad tegen ongelooflijk lage kosten te verwarmen onderscheidt thermische verwarmingssystemen van andere verwarmingstoestellen zoals olie- en gaswaaiers. 

Fotovoltaïsche cellen 

Zonnecellen worden gebruikt om een ​​breed scala aan apparaten van stroom te voorzien, van rekenmachines tot hele industrieën. Hoewel kleine cellen al lang worden gebruikt om kleine apparaten zoals rekenmachines te versterken, hebben grote cellen de afgelopen jaren hun intrede gemaakt in de industrie. Grote cellen zijn krachtig genoeg om hele huizen van stroom te voorzien. 

Vanwege hun milieuvriendelijkheid leveren ze een kille bijdrage aan energie. Ze gaan niet alleen lang mee, maar vergen weinig onderhoud en zijn op de lange termijn relatief goedkoop. 

Zonne-technologie 

Elektronica bevat nu functies die opladen op zonne-energie mogelijk maken. Een populaire verklaring is een connector op zonne-energie, die alles kan opladen, van tablets tot mobiele telefoons. Tegenwoordig zijn er ook lampen op zonne-energie verkrijgbaar, die eenvoudig kunnen worden opgeladen door ze aan zonlicht bloot te stellen. 

Naarmate er meer nadruk wordt gelegd op hernieuwbare straling, lijdt het geen twijfel dat veel mensen zonne-energie zullen gaan omarmen voor ingrediënten die kunnen worden gevoed door licht van de zon. De Apple-handset is een illustratie van hoe zonnebrandstof met succes is gebruikt om een ​​elektronisch gadget van stroom te voorzien. Naast een traditioneel horloge hoeft een Apple handset niet elke dag opgeladen te worden. 

Verlichting van de zon 

Vaak verbeteren deze eigenaren van onroerend goed de stilistische betekenis en productiviteit van hun eigendommen door externe zonneverlichting te integreren. Zonnelamp, met uitzondering van klassieke externe verlichting, vereist geen geavanceerde installatie, maar omdat de lampen gebruikmaken van geavanceerde draadloze technologieën en de hele dag door zonne-energie inkapselen, waardoor de behoefte aan normaal geleverde stroom 's nachts wordt geëlimineerd. 

Omdat zonnelampen niet zo gewoon zijn als zonnepanelen, zijn ze snel bezig met het inhalen van slimme huishoudelijke verwarmingssystemen en LED-lampen als stroomgoederen die inderdaad een lagere energierekening kunnen ondersteunen. 

Zonne-dak 

Vanwege de enorme hoeveelheid gadgets die momenteel beschikbaar zijn in de industrie, zien de meeste mensen het belangrijkste gebruik van zonne-energie over het hoofd, namelijk zonne-energie op het dak. Aangezien zonne-energie veel toepassingen heeft, zoals het aandrijven van batterijen en vliegende vliegtuigen, kan het ook een belangrijke rol spelen bij het verminderen van COXNUMX-afdrukken en energierekeningen. Elk jaar kan een zonnestelsel op het dak bewoners duizenden geld besparen. 

Wanneer u overweegt over te stappen op zonnebrandstof, moet u een idee krijgen van het berekenen van uw potentiële zonnebesparingen en het bepalen van de impact die financiering van zonne-energieapparatuur kan hebben op uw huishoudfinanciën. 

Het is een goed idee om kleine producten en huishoudelijke gadgets te gebruiken om de productiviteit van uw woning te verhogen. Op de lange termijn is het installeren van een zonnepaneel echter de beste manier om uw elektriciteitsrekening te verlagen en de COXNUMX-uitstoot te verminderen. 

Zonne-energie versus chemische energie 

Zonlicht veroorzaakt een chemische reactie die planten energie geeft om te groeien. Chemische energie is de elektriciteit die is opgeslagen in de bindingen die bestaan ​​tussen verbindingen zoals subatomaire deeltjes en moleculen. Een chemische reactie is een proces waarbij atomen opnieuw worden geconfigureerd als gevolg van een chemische verandering, die waarschijnlijk zal resulteren in de vorming van nieuw materiaal. 

De bevochtiger wordt verdeeld in waterstof en zuurstof met behulp van energie uit de zonne-energie in één techniek. Daglichtextractie via zonnecellen en vochtelektrolyse zijn procedures die (in theorie) individueel kunnen worden uitgevoerd. Toch zouden ze, zoals Andreas Borschulte beschrijft, echt op een klein niveau kunnen worden samengevoegd. In foto-elektrochemische cellen, ook wel PEC-cellen genoemd, wordt dit foto-elektrolyse genoemd. Empa-wetenschappers hebben in 2014 een PEC-cel ontdekt. Overweeg een vochtvat uitgerust met een fotoanode en een omgekeerde elektrode. De fotoanode zuigt daglicht op en wekt elektriciteit op, waarmee het water wordt verdeeld.

Conclusie

Bovendien wordt verlichting op zonne-energie geleverd met een overvloed aan extravagante verlichtingsclusters die het uiterlijk van elk landgoed aanzienlijk kunnen verbeteren. Deze verlichtingsproducten zijn goedkoop en overal verkrijgbaar in lokale winkels. De prevalentie van straatlantaarns is tegenwoordig te wijten aan hun lage kosten en gemakkelijke beschikbaarheid. 

Lees ook: