В этой статье мы проанализируем примеры преобразования солнечной энергии в химическую энергию и другие ее аспекты.
Фотосинтез — это преобразование солнечной энергии (легкого топлива Солнца) в химическое топливо (форма глюкозы или других органических молекул). Это происходит в хлоропластах. Хлорофилл — это зеленое вещество, содержащееся в растениях.
Фотосинтез позволяет растениям создавать себе пищу из углекислого газа и влаги при наличии солнечного света и хлорофилла. Эта процедура приводит к выделению кислорода и производству глюкозы. Глюкозу можно хранить, превращать в крахмал или использовать для дыхания. Фотосинтез использовался деревьями, кустарниками, травами и водорослями с незапамятных времен. Они достигают этого, производя органический пигмент хлорофилл в своих клетках.
С помощью солнечного света содержащие хлорофилл части растений преобразуют углекислый газ (CO2) и влагу в кислород и глюкозу. Растение получает энергию из глюкозы, а выделяет кислород. В результате леса часто называют «зелеными легкими». Искусственный фотосинтез стремится быть похожим на его естественный аналог. По сути, речь идет о «просто» разделении воды на водород и кислород с использованием солнечного света, а не о производстве глюкозы.
Полученный водород затем можно использовать в качестве топлива, например, для питания автомобилей на топливных элементах, или его действительно можно использовать для синтеза углеводородов, таких как метан (основной элемент органического газа), этан, пропан или даже (жидкий ) октан.
Как преобразовать солнечную энергию в химическую энергию?
Энергия света преобразуется в химическую энергию. Всякий раз, когда фотохимически возбужденная особая молекула хлорофилла активного центра фотосинтеза отдает электрон во время реакции окисления, легкое топливо превращается в химическое топливо.
Одна частица пигмента хлорофилла поглощает один фотон и отдает один электрон в реакциях свечения. Этот электрон переходит в феофитин, измененную форму хлорофилла, которая передает электрон молекуле хинона, обеспечивая начало потока электронов под последовательностью транзита электронов, что в конечном итоге способствует восстановлению НАДФ до НАДФН.
Это также создает наклон протонов по всей мембране хлоропласта, который АТФ-синтаза использует для параллельного синтеза АТФ. Молекула хлорофилла восстанавливает электрон из молекулы воды посредством процедуры, известной как фотолиз, что приводит к образованию молекулы кислорода (o2).
Когда солнечная энергия преобразуется в химическую энергию?
Когда поглощается фотон с длиной волны менее 700 нм, молекула хлорофилла отдает высокоэнергетический электрон, который используется для перемещения иона водорода вдоль тилакоидной мембраны хлоропласта. Это приводит к образованию хемиосмотического потенциала через мембрану. Многие частицы, внедренные в эту мембрану, выполняют различные функции, позволяя ионам водорода течь в противоположном направлении.
Главное, что здесь происходит, это то, что НАДФ+ превращается в НАДФН. В межклеточных процедурах НАДФН служит общим источником энергии. НАДФН используется растениями для преобразования CO2 в углеводы.
Процесс преобразования солнечной энергии в химическую энергию
фотосинтез происходит в хлоропластах, уникальных растительных клетках, встречающихся в листве. Отдельный хлоропласт похож на мешок, наполненный необходимыми компонентами фотосинтеза. Он содержит воду, потребляемую корнями растения, атмосферный углекислый газ, потребляемый листьями, и хлорофилл, заключенный в тилакоиды, которые представляют собой складчатые лабиринтные органеллы.
Хлорофилл является настоящим катализатором фотосинтеза. Эта светочувствительная молекула необходима для инициации процесса цианобактериями, планктоном и наземными растениями.
Поскольку молекулы хлорофилла так плохо поглощают зеленые лучи, они изображают их как крошечные отражатели, из-за чего наши глаза воспринимают большинство листьев как зеленые. Только осенью, после деградации хлоропластов, мы видим бесконечные оттенки желтого и оранжевого, создаваемые каротиноидными пигментами.
Как преобразовать солнечную энергию в химическую в домашних условиях?
Вы, наверное, слышали о фотоэлектрических элементах, которые используются в солнечных панелях. Как только солнце светит на солнечной панели, энергия поглощается фотоэлементами на плате. Эта энергия производит электрические заряды, которые перемещаются в ответ на встроенное электрическое поле в ячейке, заставляя течь электричество.
Рефлекторы используются для отображения и фокусировки солнечного света на получателях, которые накапливают солнечное топливо и превращают его в пар, который затем можно использовать для производства топлива или накапливать его для последующего использования. Он в основном используется на очень крупных электростанциях.
Инновации в солнечной энергетике не заканчиваются с эрой электроэнергии с помощью систем PV или CSP. Эти фотоэлектрические энергетические платформы должны быть включены в жилые дома, предприятия и установленные схемы электропитания с использованием различных традиционных и экологически чистых источников энергии.
солнечная энергия в химическую энергию
Примеры преобразования солнечной энергии в химическую энергию
Несколько популярных приложений солнечной энергии включают:
- Солнечное водонагревание является распространенным примером использования солнечной энергии.
- Фотоэлектрические элементы
- Солнечные Технологии
- Освещение от Солнца
- Солнечная крыша
Солнечное водонагревание является распространенным примером использования солнечной энергии.
Многие люди не знают, что солнечные водогрейные котлы и солнечные космические котлы являются дорогими и лучшими способами обогрева домов без необходимости развертывания солнечных панелей. Солнечные обогреватели используют атмосферу или водную среду для преобразования солнечной энергии в топливо для обогрева. Вода, с другой стороны, используется в качестве теплоносителя в солнечных водонагревателях. Доступны активные и пассивные фотоэлектрические системы обогрева.
Насосы используются в оборудовании для перемещения воды и, таким образом, для выработки тепла. Напротив, пассивные системы полагаются на естественную циркуляцию. Способность нагревать целый бассейн по невероятно низкой цене отличает системы теплового отопления от других нагревателей, таких как масляные и газовые крыльчатки.
Фотоэлектрические элементы
Солнечные батареи используются для питания самых разных устройств, от калькуляторов до целых отраслей промышленности. Несмотря на то, что крошечные ячейки уже давно используются для усиления небольших устройств, таких как калькуляторы, в последние годы большие ячейки проникли в отрасль. Большие ячейки достаточно мощные, чтобы питать целые дома.
Из-за их экологичности они являются холодными источниками энергии. Они не только долговечны, но и требуют минимального обслуживания и относительно недороги в долгосрочной перспективе.
Солнечные Технологии
Электроника теперь включает в себя функции, позволяющие заряжать от солнечной энергии. Популярным объяснением является разъем на солнечной энергии, который может заряжать что угодно, от планшетов до мобильных телефонов. Сегодня также доступны лампы на солнечных батареях, и их можно заряжать, просто подвергая воздействию солнечного света.
Поскольку все больше внимания уделяется возобновляемому излучению, нет сомнений, что многие люди начнут использовать солнечную энергию для ингредиентов, которые могут питаться солнечным светом. Телефон Apple является иллюстрацией того, как солнечное топливо успешно используется для питания электронных гаджетов. Помимо традиционных часов, телефон Apple не нужно заряжать каждый день.
Освещение от Солнца
Часто эти владельцы недвижимости улучшают стилистическую значимость и производительность своей собственности, интегрируя внешнее солнечное освещение. Солнечные лампы, за исключением классического внешнего освещения, не требуют дополнительной установки, но, поскольку в лампах используются передовые беспроводные технологии и инкапсулируется солнечная энергия в течение дня, устраняется необходимость в обычном питании ночью.
Поскольку солнечные лампы не так распространены, как солнечные батареи, они быстро догоняют интеллектуальные системы домашнего отопления и светодиодные лампы в качестве энергоресурсов, которые действительно могут помочь сократить счета за электроэнергию.
Солнечная крыша
Из-за огромного количества гаджетов, доступных в настоящее время в отрасли, большинство людей упускают из виду наиболее важное использование солнечной энергии, а именно солнечную энергию на крыше. Поскольку солнечная энергия имеет множество применений, таких как питание батарей и полеты самолетов, она также может сыграть важную роль в сокращении углеродных выбросов и счетов за электроэнергию. Каждый год солнечная система на крыше может сэкономить жителям тысячи денег.
При рассмотрении вопроса о переходе на солнечное топливо подумайте о том, чтобы рассчитать свои потенциальные сбережения от солнечной энергии и определить, какое влияние финансирование солнечных устройств может оказать на финансы вашей семьи.
Использование небольших продуктов и бытовых гаджетов для повышения производительности вашего дома — хорошая идея. Тем не менее, в долгосрочной перспективе установка солнечной панели — лучший способ сократить счета за электроэнергию и сократить выбросы углерода.
Солнечная энергия против химической энергии
Солнечный свет вызывает химическую реакцию, которая дает растениям энергию для роста. Химическая энергия — это электричество, заключенное в связях, существующих между такими соединениями, как субатомные частицы и молекулы. Химическая реакция — это процесс, при котором атомы реконфигурируются в результате химического изменения, которое может привести к образованию нового материала.
Влажность разделяется на водород и кислород с использованием энергии солнечной энергии в одном методе. Извлечение дневного света с помощью солнечных элементов и электролиз влаги — это процедуры, которые (теоретически) можно проводить индивидуально. Тем не менее, как описывает Андреас Боршульте, их действительно можно объединить на крошечном уровне. В фотоэлектрохимических ячейках, также известных как ячейки PEC, это называется фотоэлектролизом. Ученые Empa обнаружили ячейку PEC в 2014 году. Рассмотрим сосуд для влаги, снабженный фотоанодом и обратным электродом. Фотоанод поглощает дневной свет и вырабатывает электричество, которое используется для разделения воды.
Заключение
Кроме того, солнечное освещение поставляется с множеством экстравагантных кластеров освещения, которые могут значительно улучшить внешний вид любого поместья. Эти осветительные приборы недороги и широко доступны в местных розничных магазинах. Распространенность дорожных фонарей сегодня обусловлена их дешевизной и доступностью.
