Hấp thụ ánh sáng mặt trời với technology trí tuệ nhân tạo
Bộ hấp thụ năng lực mặt trời là một vật liệu được sử dụng để chuyển đổi năng lực này thành nhiệt hoặc điện. Maria K. Chan, một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne do Bộ năng lực Hoa Kỳ (DOE) điều hành, đã phát triển một phương pháp học máy để sàng lọc hàng nghìn hợp chất làm chất hấp thụ năng lực. Mặt trời.
Đồng tác kém chất lượng của Chan trong dự án này là Arun Mannodi-Kanakkithodi, một nhà khoa học hiện đang là trợ lý giáo sư tại Đại học Purdue. Theo một nghiên cứu sắp đây của DOE, tới năm 2035, năng lực mặt trời hoàn toàn mang thể cung ứng 40% lượng điện của quốc gia, ông Chan nói. Và nó hoàn toàn mang thể giúp khử cacbon trong lưới điện trong lúc cung ứng những công việc thế hệ ”.
Chan và Mannodi-Kanakkithodi đang tiến công cược rằng máy học sẽ đóng một tầm quan trọng quan yếu trong nỗ lực hiện thực hóa mục tiêu cao quý đó. Một dạng trí tuệ nhân tạo (AI), học máy sử dụng sự phối hợp của những tập dữ liệu to và những thuật toán để bắt chước cách nhân loại học. Nó học hỏi từ tập huấn với dữ liệu mẫu và kinh nghiệm trong quá khứ để đưa ra dự đoán tốt hơn bao giờ hết.
Vào thời của nhà sáng tạo Thomas Edison, tập thể khoa học trái đất đã mày mò ra những vật liệu thế hệ thông qua một quy trình thử thách gieo neo với tương đối nhiều ứng cử viên ko giống nhau cho tới lúc một vật liệu phát huy tác dụng. Trong vài thập kỷ qua, những nhà khoa học cũng đã phụ thuộc những tính toán tốn công sức yên cầu hàng nghìn giờ để tham gia đoán những đặc tính của vật liệu. hiện tại, bọn họ hoàn toàn mang thể tắt cả nhị quy trình mày mò bởi phương pháp sử dụng máy học.
Hiện nay, chất hấp thụ chính trong pin mặt trời là silicon hoặc cadmium telluride. Những chất như vậy đã biến đổi thành phổ thông ngày nay. Nhưng chúng vẫn khá đắt cũng như tốn ko ít năng lực để sinh sản. Một nhóm những nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp học máy của bọn họ để tiến công giá mỗi đặc tính mặt trời của vật liệu được gọi là perovskite halogenua.
Trong thập kỷ qua, nhiều nhà khoa học đã nỗ lực nghiên cứu perovskite vì cực tốt đáng lưu ý của chúng trong những công việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. bọn họ cũng đưa ra triển vọng hạn chế nhiều tiêu pha và năng lực đầu vào cho việc sẵn sàng vật liệu và xây dựng.
Chan giảng giải: “ko giống như silicon hoặc cadmium, mỗi biến thể hoàn toàn mang thể mang của halogenua phối yêu thích với perovskite là ko giới hạn. Do đó, cần cấp thiết phát triển một phương pháp hoàn toàn mang thể thu hẹp những ứng viên tiềm năng xuống một con số hoàn toàn mang thể quản lý được. Vì vậy, máy học được coi là một dụng cụ tuyệt vời ”.
Nhóm nghiên cứu đã tập huấn phương pháp của bọn họ với dữ liệu cho hàng trăm chế phẩm perovskite halogenua, sau đó ứng dụng nó cho hơn 18.000 chế phẩm làm tình huống thử nghiệm. Phương pháp tiến công giá những chế phẩm này về một vài đặc điểm chính như tính ổn định, kĩ năng hấp thụ ánh sáng mặt trời, cấu trúc ko dễ bị phá vỡ do khuyết tật, v.v.
những tính toán thích yêu thích với dữ liệu mang liên quan trong những tài liệu khoa học. Ngoài ra, bắt gặp làm hạn chế số lượng sáng kiến đáng được nghiên cứu thêm xuống còn khoảng 400. Chan đánh giá: “Danh sách ứng viên của địa chỉ chúng tôi bao gồm những hợp chất đã được nghiên cứu, những hợp chất nhưng mà chưa ai từng thấy trước đây. nghiên cứu, và thậm chí cả những hợp chất ko nằm trong số 18.000 lúc đầu. Vì vậy, địa chỉ chúng tôi rất vui mừng về điều đó. “Bước tiếp sau được xem là kiểm tra những dự đoán bởi phương pháp sử dụng một loạt những thử nghiệm.
Kịch phiên bản lý tưởng được xem là sử dụng một phòng thí nghiệm mày mò tự trị, chẳng hạn như Polybot tại Trung tâm Vật liệu nano (CNM) của Argonne – một cơ sở của Văn phòng Khoa học DOE. Polybot phối hợp sức mạnh của robot với AI nhằm mục tiêu mục tiêu xúc tiến mày mò khoa học nhưng mà hoàn toàn ko cần hoặc ko tồn tại sự can thiệp của nhân loại.
bởi phương pháp sử dụng thử nghiệm tự động để tổng hợp, mô tả đặc điểm và kiểm tra những gì cực tốt trong số hàng trăm ứng cử viên chính của bọn họ, Chan và nhóm dự đoán rằng trong tương lai bọn họ cũng đều hoàn toàn mang thể cải thiện. những phương pháp học máy hiện hành. Chan nói: “Chúng ta thực sự đang ở trong một kỷ nguyên thế hệ của việc ứng dụng AI và tính toán hiệu suất cao vào việc mày mò vật liệu. ngoài pin mặt trời, cách tiếp cận xây ngừng của địa chỉ chúng tôi hoàn toàn mang thể được ứng dụng cho đèn LED cũng như cảm biến hồng ngoại ”.
Chuyển đổi quang quẻ năng thành điện năng theo yêu cầu
Một nhóm những nhà nghiên cứu đằng sau một hệ thống năng lực hoàn toàn mang thể thu năng lực mặt trời, lưu trữ nó trong 18 năm và phóng thích nó lúc nào và ở đâu quan yếu hiện đã đưa hệ thống này tiến thêm một bước nữa. . Sau lúc chứng minh cách năng lực hoàn toàn mang thể được chiết xuất bên dưới dạng nhiệt, nhóm nghiên cứu hiện đã thành công trong những công việc đưa hệ thống này sang sinh sản điện bởi phương pháp kết nối nó với một máy phát nhiệt điện. sau cuối, nghiên cứu – được phát triển tại Đại học technology Chalmers (Thụy Điển) – hoàn toàn mang thể dẫn tới việc trang bị điện tử tự sạc sử dụng năng lực mặt trời được lưu trữ theo yêu cầu.
KasperMoth-Poulsen, trưởng nhóm nghiên cứu và là giáo sư tại Khoa Hóa học và Kỹ thuật Hóa học tại Chalmers cho biết thêm thông tin: “Đây là một cách trọn vẹn thế hệ để tạo ra điện từ năng lực mặt trời. Điều đó mang tức là chúng ta hoàn toàn mang thể sử dụng năng lực mặt trời để sinh sản điện bất kể thời tiết, thời kì trong ngày, mùa hay vị trí địa lý. Đây là một hệ thống khép kín, hoàn toàn mang thể hoạt động nhưng mà hoàn toàn ko thải ra khí thải carbon gây ô nhiễm môi trường xung quanh ”.
technology thế hệ dựa bên trên hệ thống năng lực mặt trời MOST – một hệ thống lưu trữ năng lực mặt trời phân tử – được phát triển tại Đại học technology Chalmers. Rất giản dị và đơn thuần, technology này dựa bên trên một phân tử được xây ngừng khác lạ, hoàn toàn mang thể đổi khác hình dạng lúc xúc tiếp với ánh sáng mặt trời.
Kết quả nghiên cứu thời gian nhanh chóng lôi cuốn sự ưa chuộng to bên trên toàn trái đất lúc được trình diễn ở thời đoạn trước. Nghiên cứu thế hệ, được công bố bên trên tập san Cell Reports Physical Science và được thực hiện với sự hợp tác của một nhóm những nhà nghiên cứu ở Thượng Hải (Trung Quốc), cho phép đưa hệ thống điện mặt trời tiến thêm một bước nữa, trình diễn cụ thể cách nó hoàn toàn mang thể được phối yêu thích với một máy phát nhiệt điện nhỏ và gọn để phục vụ yêu cầu chuyển đổi quang quẻ năng thành điện năng.
Nhóm những nhà nghiên cứu Thụy Điển đã gửi phân tử được xây ngừng khác lạ của bọn họ, chứa đầy năng lực mặt trời, cho những đồng nghiệp Tao Li và Zhiyu Hu tại Đại học liên lạc Thượng Hải, nơi năng lực được phóng thích và chuyển đổi. thành điện bởi phương pháp sử dụng máy phát điện nhưng mà bọn họ đã phát triển ở đó.
Về cơ phiên bản, tia nắng mặt trời của Thụy Điển đã được chuyển đổi thành điện năng ở Trung Quốc. Nhà nghiên cứu Zhihang Wang, tới từ Đại học technology Chalmers, đánh giá: “Máy phát điện là một con chip siêu mỏng tanh, hoàn toàn mang thể tích hợp vào những trang bị điện tử như tai nghe, đồng hồ đeo tay thông minh và máy tính bảng. cho tới nay, địa chỉ chúng tôi thế hệ chỉ tạo ra một lượng điện nhỏ, nhưng kết quả thế hệ cho biết khái niệm này thực sự hoạt động. ”
Nghiên cứu mang tiềm năng to để sinh sản năng lực tái tạo và ko phát thải CO2. Nhưng vẫn tồn tại rất nhiều nghiên cứu và phát triển đang ra mắt ngay hiện tại trước lúc chúng ta hoàn toàn mang thể sạc tất cả những trang bị technology của tớ hoặc sưởi ấm ngôi nhà của chính chúng ta bởi năng lực mặt trời được lưu trữ của hệ thống.
Kasper Moth-Poulsen cho biết thêm thông tin: “cùng theo với những nhóm nhà khoa học ko giống nhau trong dự án, địa chỉ chúng tôi hiện đang hợp tác nghiên cứu để hợp lý hóa hệ thống. Cần phải tăng lượng điện hoặc nhiệt nhưng mà nó hoàn toàn mang thể khai thác.
MOST hoàn toàn mang thể được hiểu là một hệ thống năng lực khép kín dựa bên trên một phân tử cacbon, hydro và nitơ được xây ngừng khác lạ, lúc bị ánh sáng mặt trời chiếu vào sẽ chuyển đổi hình dạng thành một đồng phân giàu năng lực – một phân tử. Nguyên tử được tạo thành từ những nguyên tử giống nhau nhưng được sắp xếp theo một cách ko giống nhau. Đồng phân sau đó hoàn toàn mang thể được lưu trữ ở dạng lỏng để sử dụng sau này lúc cần – chẳng hạn như vào tối hôm hoặc vào mùa đông. Nhóm những nhà nghiên cứu đã tinh chỉnh thành công hệ thống này tới mức nó hoàn toàn mang thể lưu trữ năng lực lên tới… 18 năm.
Một chất xúc tác được xây ngừng khác lạ phóng thích năng lực tiết kiệm được bên dưới dạng nhiệt, song song đưa phân tử trở lại hình dạng lúc đầu, do đó nó hoàn toàn mang thể được tái sử dụng trong hệ thống sưởi ấm. hiện tại, phối yêu thích với một máy phát nhiệt điện mỏng tanh micromet, hệ thống điện cũng đều hoàn toàn mang thể tạo ra điện năng theo đơn sắm hàng.
