خلاصه :
شرکت Nano Markets، بر این اعتقاد است که هم اکنون فناوری‌نانو تمام فناوری‌های انرژی کنونی را تحت تأثیر قرار داده و تغییر شگرفی در تصور ما از دنیای انرژی ایجاد خواهد کرد. برای آنها که به منابع انرژی قابل اطمینان دسترسی ندارند، راه حل‌های جدید مهندسی نانو کمک شایانی است تا کیفیت زندگی آنان را بهبود بخشد. فناوری‌نانو برای آنها که از ناکارآمدی ذخیره، تولید و تبدیل انرژی رنج می‌برند منابع انرژی جدیدی فراهم آورده و علاوه بر آن، هزینه تولید هر کیلووات انرژی را هم کاهش داده و یا حداقل به بهبود کیفیت تولید آن کمک خواهد کرد.
شرکت Nano Markets، بر این اعتقاد است که هم اکنون فناوری‌نانو تمام فناوری‌های انرژی کنونی را تحت تأثیر قرار داده و تغییر شگرفی در تصور ما از دنیای انرژی ایجاد خواهد کرد. برای آنها که به منابع انرژی قابل اطمینان دسترسی ندارند، راه حل‌های جدید مهندسی نانو کمک شایانی است تا کیفیت زندگی آنان را بهبود بخشد. فناوری‌نانو برای آنها که از ناکارآمدی ذخیره، تولید و تبدیل انرژی رنج می‌برند منابع انرژی جدیدی فراهم آورده و علاوه بر آن، هزینه تولید هر کیلووات انرژی را هم کاهش داده و یا حداقل به بهبود کیفیت تولید آن کمک خواهد کرد.
برای سرمایه گذارانی که به بازار انرژی‌های جایگزین علاقه دارند، فناوری نانو گزینه مناسبی است و فرصت‌هایی را برای آنها ایجاد می‌کند. البته در این زمینه خطرپذیری‌هایی که در بازار تمام فناوری‌های نوظهور باید متحمل شد را نباید از نظر دور داشت.
در این گزارش به مرور راه‌های مختلف تأثیر فناوری نانو بر صنعت (راه‌های کنونی و آینده) می‌پردازیم.
سوخت‌های فسیلی و نانوکاتالیزورها
علی‌رغم تمام جنجال‌هایی که در مورد منابع انرژی جایگزین وجود دارد، باید گفت در واقع هیچ کس قاطعانه در مورد اینکه به زودی وابستگی ما به انرژی‌های فسیلی قطع خواهد شد قاطعانه اظهار نظری نکرده است؛ اما در عین حال این حرف به معنای آن نیست که میزان وابستگی فعلی دنیا به نفت اوپک هم همچنان در همین سطح باقی بماند. ضمن آنکه هنوز منابع گاز طبیعی و حتی زغال سنگ فراوانی پیرامون ما وجود دارد.
همان طور که می‌دانیم از دهه 1920 به این طرف با استفاده از روش فیشر - تروپس (Fischer Tropsch) امکان تولید سوخت‌های هیدروکربنی مایع چه از زغال سنگ و چه از گاز فراهم شده بود اما با بالا رفتن قیمت نفت، نوع تمیزی از این سوخت دیزلی( گازوئیل) به طور تجاری تولید شد و اخیراً چنین با استفاده از نانو‌فناوری گام‌هایی در این زمینه برداشته است. انتظار می‌رود پروژة 2 میلیارد دلاری مایع سازی ذغال سنگ شنهوان(Shenhuan) که ازفناوری نانوکاتالیزوری آمریکا استفاده می‌کند بتوانند به عنوان یک روش اقتصادی قابل رقابت با دیگر روش‌ها در تولید سوخت مطرح شود.
تأثیر کلیدی فناوری نانو در این بخش از انرژی، بهبود کارآمدی واکنش‌ها و کنترل فرآیندها به شیوه نانوساختارسازی میباشد. به این ترتیب به ازای یک حجم معین، سطح بیشتری در معرض کاتالیزوری که روی آن ریخته شده قرار می‌گیرد در نتیجه باعث افزایش سرعت واکنش‌ها می‌گردد. البته این کار به این سادگی هم نیست و لازم است مواد واکنش گر با سرعت مناسب، خود را به سایت‌های کاتالیزوری برسانند. انجام این کار متضمن آن است که ساختارهای ما دارای ترکیبی از مقیاس‌ها باشد. اما ایجاد چنین ساختارهای بزرگ و مجتمعی آن هم به شیوه از پایین به بالا (bottom up) کاری است که تنها در حوزة فناوری نانو قابل انجام است.
سیستم‌های احتراقی پیشرفته و پیل‌های سوختی
اخیراً پیشرفت‌های بسیاری از ساخت و توسعه مینی‌توربین‌ها (mini-
urbines) با استفاده از همان اصول و قوانین نیروگاه‌های بزرگ در مقیاس کوچک‌تر مشاهده شده است؛ لذا تأثیر فناوری نانو بر چنین فناوری جا افتاده‌ای یک تأثیر متحول کننده نخواهد بود اما قطعاً کاربردهایی از فلزها، سرامیک‌ها و کامپوزیت‌های نانوبلوری را در این زمینه می‌توان یافت که موجب بهبود پارامترهایی از جمله زمان عمر قطعات خواهند شد.
این سیستم‌ها مستقیماً با پیل‌های سوختی بزرگ‌تر برای استفاده‌های صنعتی کوچک مقیاس (Smal Scale) رقابت می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت پیل‌های سوختی از چند طریق تحت تأثیر فناوری نانو قرار دارند. به عنوان مثال استفاده از فولرین در این پیل‌ها جایگزین پلیمرهای بزرگی شده است که در غشاهای الکترولیتی به کار می‌روند و به این ترتیب امکان کار پیل سوختی حتی در دماهای پایین تر هم فراهم شده‌است . همچنین از فولرین‌ها در غشاهای مبادله پروتون(Proton exchange membrane) برای کمک به حرکت پروتون ها استفاده می‌شود. از کربن نانوحفره‌ای هم می‌توان در الکترودها استفاده نمود. که در سال‌های اخیر شکل‌های جدیدی از آن ساخته شده است. کاتالیزورهایی که دارای نانوذرات هستند نیز یکی دیگر از کاربردهای نانو در زمینه پیل‌های سوختی است که از آن در جداسازی الکترون/پروتون استفاده می‌شود.
ضمناً گفتنی است که کاربرد BuckyPaper به صورت مادة الکترودی ترکیبی (Combined) و پایة کاتالیزور (Catalyst Support) بسیار موفقیت‌آمیز بوده و این در حالی است که نانوحسگرها هم جای خود را در زمینة آشکار سازی هیدروژن در پیل‌های سوختی به دست آورده‌اند. در واقع باید گفت بعد از سال‌ها که تغییرات قابل توجهی در زمینة پیل‌های سوختی وجود نداشت، فناوری نانو را می‌توان از عوامل عمدة پیشرفت‌های اخیر در این زمینه دانست.
انرژی خورشیدی
امروزه انرژی خورشیدی که دارای ابداعات جدید فناوری‌نانو میباشد نیز همچون پیل‌های سوختی بسیار مورد توجه است. اما مشکلی که تاکنون درباره توسعه انرژی خورشیدی علی‌رغم بازگشت سرمایه طولانی مدت آن وجود داشته، هزینه اولیه بالای آن میباشد که بسیاری را از این کار باز داشته است. از سوی دیگر و بالعکس سیستم‌های فوتوولتاتیک Photovoltaic) طی سال‌های اخیر شاهد توسعه‌ای سریع، هم در زمینه بهبود کارآمد واقع شدن و هم در راستای کاهش هزینه‌های مربوط به آن بوده است.
تا مدتها بازده کار آن هم در محیط آزمایشگاه چیزی در حد 30 درصد بود اما با بهره‌گیری از طول موج‌های چند گانه دانشمندان موفق به افزایش این رقم تا 50 درصد شدند. در این زمینه روش‌های متعدد جدیدی که از نانوساختارهای مختلف استفاده می‌کنند نویدبخش تولید پانل‌های خورشیدی (Solar Panels) ارزان میباشد، اگر چه که بازدهی این پانلها در حد 5 درصد ثابت است. به این منظور استفاده از روش‌های لوله‌ای (roll Processes) و حتی رنگ‌آمیزی موادی که روی دیوار بلوک‌های اداری واقعند مورد بحث قرار گرفته است. جالب اینکه حتی برخی پیش بینی کرده‌اند که موادی با بازده بهتر از انواع پیل‌های سیلیکونی امروزی تولید شود هزینة آن که یک دهم تا یک بیستم قیمت اولیه این قبیل پیل‌ها میباشد.
چنین تلاش‌هایی در صورت وقوع، متحول کننده خواهند بود؛ چرا که اقتصاد به تنهایی دچار جهش و رشد سریع در بسیاری از نقاط جهان می‌شود. در عین حال با در نظر داشتن دوام و طول عمر محصول باید به ارزیابی صحیح هزینه‌ها پرداخت و این که یکی از ضعف‌های برخی از مواد جدید است.
ممکن است این سؤال مطرح شود که چرا باید تصور
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 19 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله تاثیر فناوری نانو بر معادلات انرژی