به نقل از «انرژی امروز»

افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی پلیمری به کمک نانولوله‌های کربنی

تاریخ انتشار: ۴ مهر ۱۳۹۷ | کد خبر: ۲۰۷۹۳۹۰۳

 

سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل قیمت ارزان، روش ساخت آسان، سبکی و انعطاف‌پذیری در مسیری قرار دارند که می‌توانند روزی جایگزین دیگر انواع سلول‌های خورشیدی شوند. اما آنچه که به عنوان یک مانع بزرگ در مسیر صنعتی شدن آن‌ها قرار گرفته است بازده پایین آن‌هاست.

به گفته‌ سمیرا آقبلاغی، استادیار دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، بازده پایین از مسائل متعددی نشات می‌گیرد که از جمله‌ آن‌ها می‌توان به میزان جذب نور پایین توسط لایه‌ی فعال، عملکرد نامناسب الکترودها، مورفولوژی نامناسب لایه‌ی فعال و یا وجود برخی نقایص در ساختار سلول فتوولتاییک اشاره کرد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

لذا در این کار تحقیقاتی با اعمال یک روش ساده و استفاده از نانولوله‌های کربنی اصلاح سطح شده در ساختار سلول‌های خورشیدی پلیمری، بازده تبدیل توان سلول‌های ساخته شده تا هفت برابر افزایش پیدا کرده است.

وی در ادامه عنوان کرد: نتایج حاصل از این پژوهش قابلیت استفاده در زمینه‌ی تولید انرژی‌های تجدیدپذیر یا به عبارت دقیق‌تر سلول‌های خورشیدی پایه پلیمری را دارد. با این توضیح که از سلول‌های خورشیدی منعطف پلیمری، در ساخت باتری‌های خودشارژ شوند‌ه‌ گوشی‌های تلفن همراه و دیگر وسایل پرتابل استفاده می‌شود.

آقبلاغی در توضیح کامل‌تری نحوه‌ی ساخت این سلول‌های خورشیدی را اینگونه بیان کرد: در این پژوهش، با استفاده از طراحی سوپرامولکول‌های الکترون‌دهنده-الکترون‌پذیرنده، بر پایه‌ی نانولوله‌های کربنی و پلی‌تیوفن‌های مختلف، مورفولوژی لایه‌ی فعال سلول‌های خورشیدی پلیمری تا حد امکان دستکاری شد تا بازده تبدیل توان به ساده‌ترین شکل ممکن افزایش پیدا کند.

به گفته‌ این محقق، در سلول‌های خورشیدی بر پایه‌ی نانوهیبریدهای ساقه-برگ، بازده تبدیل توان تا هفت برابر در مقایسه با سلو‌ل‌های خورشیدی مبنا افزایش پیدا کرده است. همچنین در این ابزار فتوولتاییک، میزان بلورینگی پلیمر رسانا تا حدود ۵۸ درصد رشد یافته و مشخصه‌های فتوولتاییک نظیر جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز، ضریب پرشوندگی و بازده تبدیل توان  بیشینه مقادیر را داشتند.

در این طرح از آزمون‌هایی نظیر میکروسکوپ نیرویی اتمی (AFM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شده است.

این تحقیقات، حاصل تلاش‌های سمیرا آقبلاغی عضو هیات علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، پرفسور فرهنگ عباسی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی سهند تبریز، سمیه چاروقچی و سحر آقاپور دانشجویان کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی سهند تبریز، رعنا سروری محقق پسادکتری دانشگاه پیام نور تبریز و همکارانشان است.

منبع: انرژی امروز

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت energytoday.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «انرژی امروز» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۰۷۹۳۹۰۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

کشف تکنیکی جدید برای تغییر گروه خونی اهدایی

پژوهشگران ترکیبی از آنزیم‌های تولیدشده توسط گونه‌ای باکتری‌های موجود در روده انسان را شناسایی کردند که در مطالعات آزمایشگاهی می‌توانند سلول‌های قرمز خون را با بازده بالا به نوع O تبدیل کنند.

به گزارش زومیت، سلول‌های قرمز خون مانند تقریبا تمام سلول‌های بدن انسان با ساختارهای قندی منحصربه‌فردی پوشیده شده‌اند. این ساختارها از فردی به فرد دیگر متفاوت هستند و برخی دارای ساختارهای نوع A هستند و برخی ساختارهای نوع B را دارند. برخی هر دو ساختار نوع A و B را دارند و برخی هیچ‌یک از این ساختارها را ندارند و در گروه O قرار می‌گیرند.

سیستم ایمنی که هرگز با انواع A یا B برخورد نکرده باشد، در صورت مواجهه با آن‌ها به این سلول‌ها حمله می‌کند و آن‌ها را از بین می‌برد، درحالی‌که گروه خونی O را بیشتر دریافت‌کنندگان بدون مشکل می‌پذیرند.

به دلیل این تطبیق‌پذیری، ذخایر خون نوع O اغلب مصرف می‌شود، خصوصا در شرایط اضطراری که پزشکان باید بدون دانستن گروه خونی بیمار سریع عمل کرده و جان او را نجات دهند.

تبدیل سلول‌های قرمز خون به نوع عمومی O ایده جدیدی نیست. در سال ۱۹۸۲ دانشمندان آنزیمی را در دانه‌های قهوه شناسایی کردند که می‌توانست قندهای سطحی سلول‌های نوع B را حذف کند. اما آن واکنش آنزیمی بسیار ناکارآمد بود و استفاده از آن در مقیاس بزرگ ممکن نبود.

 همچنین برخلاف وعده‌های اولیه نگرانی‌هایی درمورد ایمنی آن مطرح شد. به دلایل ناشناخته، با اینکه تقریبا کل آنتی‌ژن‌های سلول‌های خون اهداکننده حذف می‌شد، گاهی اوقات خون اهدایی با گیرندگان همچنان ناسازگار بود. بنابراین، دانشمندان به نقطه شروع برگشتند و آنزیم‌های دیگری را در مجموعه باکتری‌های روده شناسایی کردند.

مشکلی که وجود دارد این است که تا سال ۲۰۲۲ بیش از ۴۰ سیستم گروه خونی به غیر از سیستم ABO و فاکتور RH شناسایی شده است. حتی در گروه‌های خونی A و B، ساختارهای قندی با طول‌ها و چگالی‌های متفاوت روی غشای سلول‌های قرمز خون وجود دارد.

پژوهشگران برپایه پژوهش‌های گذشته چندین آنزیم کاندیدای ساخته‌شده توسط باکتری آکرمانسیا موسینیفیلا (Akkermansia muciniphila) را انتخاب کردند و سلول‌های قرمز خون از چندین اهداکننده و زیرگروه‌های مختلف A و B را درمعرض آن‌ها قرار دادند.

آنزیم‌ها با غلظت‌های بالای سلول‌های قرمز خون و در دمای محیط و فقط به مدت ۳۰ دقیقه انکوبه شدند و این امر موجب بهبود فرآوری طولانی‌تر و شرایط کمتر کارآمد کاندیداهای قبلی شد. این شرایط ملایم بدون استفاده از افزودنی‌ها (برای مثال دکستران) به همراه کارآیی بالای آنزیم، از پارامترهای مهم امکان‌سنجی در کاربردهای بالینی هستند.

حذف ساختارهای قندی بلند علاوه بر آنتی‌ژن‌های کوتاه‌تر و متعارف گروه‌های خونی A و B، ناسازگاری سلول‌های نوع B تیمارشده با نمونه‌های پلاسما را به کمتر از ۹ درصد رساند و از شدت واکنش‌ها کاست.

آنزیم‌های انتخابی علاوه بر آنتی‌ژن‌های کوتاه‌تر و متعارف A و B، تمام چهار ساختار قندی شناخته‌شده A و B را حذف کردند. حذف ساختارهای قندی طولانی ناسازگاری سلول‌های نوع B تیمارشده با نمونه‌های پلاسما را به کمتر از ۹ درصد رساند و از شدت واکنش‌ها کاست.

برای درک این موضوع که چرا بخش کوچکی از سلول‌های قرمز خون ظاهرا بدون قند همچنان با پلاسمای گروه خونی O واکنش متقابل دارند و برای بهبود روند تبدیل سلول‌های گروه خونی A به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.

با‌این‌حال، پژوهشگران می‌گویند مطالعه جدید آن‌ها با شناسایی آنزیم‌هایی که انواع بیشتری از آنتی‌ژن‌های A و B را حذف می‌کنند، به تولید خونی که با همه گروه‌های خونی سازگار باشد، کمک می‌کند.

گروهی از پژوهشگران در سال ۲۰۲۲ در شرایط آزمایشگاهی از استراتژی مشابهی (با آنزیم‌های متفاوت) برای تبدیل ریه‌های اهدایی از گروه خونی A به گروه خونی O استفاده کردند. پژوهش جدید ممکن است این تلاش‌ها را به‌قدر کافی بهبود دهد که استانداردهای ایمنی موردنیاز برای کارآزمایی‌های پیوند عضو در انسان را برآورده سازد.

سلول‌های قرمز خون رشدیافته در آزمایشگاه نیز در کارآزمایی‌های بالینی تحت آزمایش قرار دارند تا مشخص شود که آیا ماندگاری آن‌ها بیشتر از خون اهدایی است یا خیر. اگر این‌طور باشد، این دستاورد می‌تواند تقاضا برای ذخایر خون را کاهش دهد و همچنین به بیمارانی که به تزریق مکرر خون نیاز دارند، کمک کند دچار عوارض نشوند.

یافته‌های مطالعه در مجله‌ی Nature Microbiology منتشر شده است.

کانال عصر ایران در تلگرام