استخدام الطاقة الشمسية في التفاعلات الكيميائية
استخدام الطاقة الشمسية في التفاعلات الكيميائية
تستخدم الطاقة الشمسية في عديد من المجالات التي تمس حياة الإنسان بشكل يومي، حيث يستفيد من الضوء والحرارة المنبعثة من الشمس في تطبيقات عدة، وفيما توضيح أهم التفاعلات الكيميائية التي يتم استخدام الطاقة الشمسية لإتمامها سواءً في الطبيعة أو من قِبل الإنسان:
عملية البناء الضوئي
تعتبر عملية البناء الضوئي عصب الحياة للنباتات وبعض الكائنات الحية الأخرى، مثل الطحالب والبكتيريا، حيث يتم تفاعل الماء وثاني أكسيد الكربون بوجود الإشعاع الشمسي إلى طاقة وأكسجين عن طريق الكلوروفيل في النباتات.
توليد الطاقة الكهربائية
يتم توليد الطاقة الكهربائية بواسطة الطاقة الشمسية عن طريق الخلايا الكهروضوئية ، حيث تتكون الخلية الكهروضوئية من مواد شبه موصلة مثل السيليكون القادر على امتصاص الفوتونات من الضوء الشمسي مما يؤدي إلى إطلاق الإلكترونات من السيليكون وتشكيل التيار الكهربائي.
إنتاج الهيدروجين الأخضر
يتم إنتاج الهيدرجين الأخضر عن طريق التحليل الكهربائي للماء بواسطة الطاقة الكهربائية المنتجة من مصادر الطاقة المتجددة ، مثل الطاقة الشمسية بدون إنتاج أي غازات دفيئة، مثل غاز ثاني أكسيد الكربون، حيث يتم فصل جزيئات الماء إلى عنصري الأكسجين والهيدروجين باستخدام التيار الكهربائي، ويتم تخزين الهيدروجين واستخدامه لإنتاج الطاقة أو في التفاعلات الكيميائية المختلفة.
تحليل أكسيد الزنك
تُستخدم الطاقة الشمسية التي يتم تركيزها عن طريق المرايا المقعرة في تحليل أكسيد الزنك إلى الزنك النقي والذي يمكن استخدامه لإنتاج الهيدروجين عن طريق مزجه بالماء، وبعد تفاعله مع الماء ينتج أكسيد الزنك مجدداً ليتم إعادة استخدامه مرة أخرى.
تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى طاقة
يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى طاقة عن طريق خلية كهروضوئية كيميائية مكونة من رقائق من أكسيد المعادن، وباستخدام مركبات ثاني أكسيد التيتانيوم وبوجود الطاقة الشمسية يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تفاعلات الاحتراق وغيرها من التفاعلات، خاصةً في المنشآت الصناعية وتحويله بواسطة هذه التكنولوجيا إلى غاز الميثان الذي يمكن استخدامه كمصدر للطاقة.
تخزين الطاقة في الأملاح الذائبة
يتم استخدام الطاقة الشمسية المركزة في تخزين الحرارة في الأملاح الذائبة، مثل كلوريد الصوديوم (NaCl) أو كلوريد الكالسيوم (CaCl2) واستخدامها في وقت الحاجة لتوليد الطاقة الكهربائية، ويتم استخدام هذه التكنولوجيا في محطات إنتاج الطاقة الشمسية المركزة حيث يتم تركيز الطاقة الشمسية بواسطة المرايا على مُجَمِّع يحتوي على الأملاح الذائبة والتي يتم استخدامها في تسخين الماء وإنتاج الكهرباء باستخدام التوربينات.