Solarenergie zu chemischer Energie: Was, wie konvertiert man, Beispiele und Fakten

In diesem Artikel werden wir Beispiele für die Umwandlung von Solarenergie in chemische Energie und andere Aspekte davon analysieren.  

Photosynthese ist die Umwandlung von Sonnenenergie (leichter Brennstoff von der Sonne) in chemischen Brennstoff (eine Form von Glukose oder anderen organischen Molekülen). Das passiert in den Chloroplasten. Chlorophyll ist eine grüne Substanz, die in Pflanzen vorkommt. 

Die Photosynthese ermöglicht es Pflanzen, ihre eigene Nahrung aus Kohlendioxid und Feuchtigkeit in Gegenwart von Sonnenlicht und Chlorophyll herzustellen. Dieser Vorgang führt zur Freisetzung von Sauerstoff und zur Produktion von Glukose. Glukose kann gespeichert, in Stärke umgewandelt oder zur Atmung verwendet werden. Die Photosynthese wird seit jeher von Bäumen, Sträuchern, Gräsern und Algen genutzt. Sie erreichen dies, indem sie in ihren Zellen den organischen Farbstoff Chlorophyll produzieren.

Mit Hilfe von Sonnenlicht wandeln chlorophyllhaltige Pflanzenteile Kohlendioxid (CO2) und Feuchtigkeit in Sauerstoff und Glukose um. Die Pflanze bezieht ihre Energie aus Glukose und Sauerstoff wird abgegeben. Wälder werden daher häufig als „grüne Lunge“ bezeichnet. Die künstliche Photosynthese strebt danach, wie ihr natürliches Pendant zu sein. Im Wesentlichen geht es dabei „nur“ um die Trennung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff unter Nutzung von Sonnenlicht, anstatt Glukose zu produzieren.  

Der erzeugte Wasserstoff kann dann beispielsweise als Kraftstoff zum Antrieb von Brennstoffzellenautos verwendet werden, oder er könnte tatsächlich zur Synthese von Kohlenwasserstoffen wie Methan (dem Hauptelement von organischem Gas), Ethan, Propan oder sogar (flüssigem) verwendet werden ) Oktan.  

 

 Wie wandelt man Sonnenenergie in chemische Energie um? 

Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt. Immer wenn ein photochemisch angeregtes spezielles Chlorophyllmolekül des photosynthetisch aktiven Zentrums während einer Oxidationsreaktion ein Elektron abgibt, wird leichter Brennstoff in chemischen Brennstoff umgewandelt. 

Ein Partikel des Pigments Chlorophyll nimmt ein Photon auf und gibt ein Elektron in den Glühreaktionen ab. Dieses Elektron geht an Phäophytin, eine veränderte Form von Chlorophyll, das das Elektron an ein Chinonmolekül weitergibt und den Beginn eines Elektronenstroms unterhalb einer Elektronentransitsequenz ermöglicht, die letztendlich zur Reduktion von NADP zu NADPH beiträgt. 

Dies erzeugt auch eine Protonenneigung in der gesamten Chloroplastenmembran, die die ATP-Synthase für die gleichzeitige ATP-Synthese verwendet. Das Chlorophyllmolekül gewinnt ein Elektron von einem Wassermolekül über ein Verfahren zurück, das als Photolyse bekannt ist, was zur Bildung des Disauerstoffmoleküls (o2) führt. 

Wann wird Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt? 

Wenn ein Photon mit einer Wellenlänge von weniger als 700 nm absorbiert wird, gibt das Chlorophyllmolekül ein hochenergetisches Elektron ab, das verwendet wird, um ein Wasserstoffion entlang der Thylakoidmembran eines Chloroplasten zu zwingen. Dies führt zur Bildung eines chemiosmotischen Potentials über der Membran. Viele Partikel, die in diese Membran eingebettet sind, erfüllen verschiedene Funktionen, indem sie Wasserstoffionen erlauben, in die entgegengesetzte Richtung zu fließen.

Die Hauptsache, die hier passiert, ist, dass NADP+ in NADPH umgewandelt wird. Bei Zell-Zell-Verfahren dient NADPH als Gesamtenergiequelle. NADPH wird von Pflanzen verwendet, um CO2 in Kohlenhydrate umzuwandeln.  

Umwandlungsprozess von Sonnenenergie in chemische Energie 

Photosynthese kommt in Chloroplasten vor, bei denen es sich um einzigartige Pflanzenzellen handelt, die im Blattwerk vorkommen. Ein separater Chloroplast ähnelt einem Beutel, der mit den wesentlichen Bestandteilen der Photosynthese gefüllt ist. Es enthält Wasser, das von den Wurzeln der Pflanze verbraucht wird, atmosphärisches Kohlendioxid, das von den Blättern verbraucht wird, und Chlorophyll, das in Thylakoiden eingeschlossen ist, die gefaltete, labyrinthartige Organellen sind. 

Chlorophyll ist der wahre Katalysator der Photosynthese. Dieses lichtempfindliche Molekül wird benötigt, um den Prozess durch Cyanobakterien, Plankton und Landpflanzen einzuleiten. 

Da Chlorophyllmoleküle grüne Strahlen so schlecht aufsaugen, stellen sie sie wie winzige Reflektoren dar, was dazu geführt hat, dass unsere Augen die meisten Blätter als grün wahrnehmen. Erst im Herbst, nachdem die Chloroplasten abgebaut sind, sehen wir die endlosen Farbtöne von Gelb und Orange, die von Carotinoid-Pigmenten erzeugt werden. 

Wie kann man zu Hause Sonnenenergie in chemische Energie umwandeln?

Sie haben wahrscheinlich schon von PV gehört, das in Sonnenkollektoren verwendet wird. Sobald die Sonne auf ein Solarpanel scheint, wird der Strom von den PV-Zellen auf der Platine aufgenommen. Diese Energie erzeugt elektrische Ladungen, die sich als Reaktion auf ein eingebautes elektrisches Feld in der Zelle ausbreiten und Strom zum Fließen bringen.  

Reflektoren werden verwendet, um Sonnenlicht vollständig auf Empfänger zu lenken und zu fokussieren, die Solarbrennstoff ansammeln und in Dampf umwandeln, der dann zur Erzeugung von Brennstoff oder zur späteren Verwendung verwendet werden kann. Es wird hauptsächlich in sehr großen Kraftwerken eingesetzt. 

 Die Innovation der Solarenergie endet nicht mit der Ära der elektrischen Energie durch PV- oder CSP-Systeme. Diese Photovoltaik-Plattformen sollten in Wohnungen, Unternehmen und etablierte Stromversorgungssysteme integriert werden, die eine Vielzahl traditioneller und umweltfreundlicher Energieanschlüsse verwenden. 

Solarenergie zu chemischer Energie
Solarenergie zu chemischer Energie

Beispiele für Solarenergie zu chemischer Energie 

Einige beliebte Anwendungen der Solarenergie umfassen: 

  • Solare Warmwasserbereitung ist ein gängiges Beispiel für Solarenergie
  • Photovoltaik-Zellen
  • Solartechnologie
  • Beleuchtung von der Sonne 
  • Solardach 

Solare Warmwasserbereitung ist ein gängiges Beispiel für Solarenergie

Viele Menschen sind sich nicht bewusst, dass Solarwasserboiler und Solarraumboiler teure und bessere Möglichkeiten sind, Häuser zu dämpfen, ohne Solarplatten einsetzen zu müssen. Solarraumheizungen verwenden eine Atmosphäre oder ein Wassermedium, um die Energie der Sonne in Heizbrennstoff umzuwandeln. Wasser hingegen wird als Wärmetransportmedium in Solarwarmwasserbereitern verwendet. Aktive und passive Photovoltaik-Heizsysteme sind erhältlich.

Pumpen werden in Geräten verwendet, um Wasser zu transportieren und somit Wärme zu erzeugen. Im Gegensatz dazu setzen passive Systeme auf natürliche Zirkulation. Die Fähigkeit, ein ganzes Schwimmbecken zu unglaublich niedrigen Kosten zu beheizen, unterscheidet thermische Heizsysteme von anderen Heizungen wie Öl- und Gas-Impellern. 

Photovoltaik-Zellen 

Solarzellen werden verwendet, um eine Vielzahl von Geräten mit Strom zu versorgen, von Taschenrechnern bis hin zu ganzen Branchen. Obwohl winzige Zellen seit langem zur Verstärkung kleiner Geräte wie Taschenrechner verwendet werden, haben große Zellen in den letzten Jahren Einzug in die Industrie gehalten. Große Zellen sind stark genug, um ganze Häuser mit Strom zu versorgen. 

Aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit sind sie kühle Energiespender. Sie sind nicht nur langlebig, sondern auch wartungsarm und auf lange Sicht relativ kostengünstig. 

Solartechnologie 

Die Elektronik umfasst jetzt Funktionen, die ein solarbetriebenes Laden ermöglichen. Eine beliebte Erklärung ist ein solarbetriebener Stecker, der alles von Tablets bis hin zu Mobiltelefonen aufladen kann. Solarbetriebene Lampen sind heute ebenfalls erhältlich und können einfach durch Sonneneinstrahlung aufgeladen werden. 

Da mehr Wert auf erneuerbare Strahlung gelegt wird, besteht kein Zweifel daran, dass viele Menschen damit beginnen werden, Sonnenenergie für Zutaten zu nutzen, die durch Sonnenlicht angetrieben werden können. Das Apple-Mobilteil ist ein Beispiel dafür, wie Solarbrennstoff erfolgreich verwendet wurde, um ein elektronisches Gerät mit Energie zu versorgen. Abgesehen von einer herkömmlichen Uhr muss ein Apple-Handy nicht jeden Tag aufgeladen werden. 

Beleuchtung von der Sonne 

Oft verbessern diese Immobilienbesitzer die stilistische Aussagekraft und Produktivität ihrer Immobilien, indem sie eine externe Solarbeleuchtung integrieren. Solarlampen erfordern mit Ausnahme der klassischen Außenbeleuchtung keine fortgeschrittene Installation, da die Lampen jedoch drahtlose fortschrittliche Technologien verwenden und die Sonnenenergie den ganzen Tag über einkapseln, um den Bedarf an normalerweise bereitgestelltem Strom in der Nacht zu eliminieren. 

Da Solarlampen nicht so verbreitet sind wie Solarmodule, holen sie schnell gegenüber intelligenten Haushaltsheizsystemen und LED-Lampen als Energiegüter auf, die tatsächlich zu niedrigeren Energierechnungen beitragen könnten. 

Solardach 

Aufgrund der großen Auswahl an Geräten, die derzeit in der Branche erhältlich sind, übersehen die meisten Menschen die wichtigste Nutzung von Solarenergie, die Solarenergie auf dem Dach. Da Solarenergie viele Anwendungen hat, wie zum Beispiel das Antreiben von Batterien und das Fliegen von Flugzeugen, kann sie auch eine wichtige Rolle bei der Reduzierung von COXNUMX-Emissionen und Energierechnungen spielen. Jedes Jahr kann eine Solaranlage auf dem Dach den Bewohnern Tausende von Bargeld sparen. 

Wenn Sie erwägen, auf Solarbrennstoff umzusteigen, denken Sie daran, Ihre potenziellen Solareinsparungen zu berechnen und die Auswirkungen zu ermitteln, die die Finanzierung von Solargeräten auf Ihre Haushaltsfinanzen haben könnte. 

Es ist eine gute Idee, kleine Produkte und Haushaltsgeräte zu verwenden, um die Produktivität Ihres Hauses zu steigern. Langfristig ist die Installation einer Solarplatine jedoch der beste Weg, um Ihre Stromrechnung zu senken und den COXNUMX-Ausstoß zu reduzieren. 

Sonnenenergie vs. chemische Energie 

Sonnenlicht verursacht eine chemische Reaktion, die Pflanzen Energie zum Wachsen liefert. Chemische Energie ist die Elektrizität, die in den Bindungen gespeichert ist, die zwischen Verbindungen wie subatomaren Teilchen und Molekülen bestehen. Eine chemische Reaktion ist ein Prozess, bei dem Atome als Folge einer chemischen Veränderung neu konfiguriert werden, was wahrscheinlich zur Bildung von neuem Material führt. 

Der Feuchtigkeitsgehalt wird unter Verwendung von Energie aus der Sonnenenergie in einem Verfahren in Wasserstoff und Sauerstoff aufgeteilt. Tageslichtauskopplung über Solarzellen und Feuchteelektrolyse sind Verfahren, die (theoretisch) einzeln durchgeführt werden können. Trotzdem könnten sie, wie Andreas Borschulte beschreibt, auf winziger Ebene wirklich zusammengeführt werden. Bei photoelektrochemischen Zellen, auch PEC-Zellen genannt, spricht man von Photoelektrolyse. Empa-Wissenschaftler entdeckten 2014 eine PEC-Zelle. Stellen Sie sich ein Feuchtigkeitsgefäß vor, das mit einer Photoanode und einer Umkehrelektrode ausgestattet ist. Die Photoanode nimmt Tageslicht auf und erzeugt Strom, der zur Teilung des Wassers verwendet wird.

Zusammenfassung

Darüber hinaus verfügt die Solarbeleuchtung über eine Fülle extravaganter Beleuchtungscluster, die das Open-Air-Aussehen jedes Anwesens erheblich verbessern können. Diese Beleuchtungsprodukte sind kostengünstig und im örtlichen Einzelhandel weit verbreitet. Die heutige Verbreitung von Straßenlaternen ist auf ihre niedrigen Kosten und ihre schnelle Verfügbarkeit zurückzuführen. 

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