تیتانیوم دی اکسید
ترکیب معدنی سفید رنگ با فرمول TiO2 که پودری شکل و نامحلول در آب است و در دمای 1560 درجه سانتی گراد ذوب میشود و به شکل تجاری از کانیهای ایلمنیت و روتیل به دست میآید در رنگ و لوازم آرایشی به کار میرود. نامهای دیگر آن تیتانیا، تیتانیک انیدرید، تیتانیوم دی اکسید و سفید تیتانیوم است.
Reinsch test
آزمونی که برای شناسایی مقدارهای کم از عناصر آرسنیک، نقره، بیسموت و جیوه به کار میرود.
آزمون گرمایی با اسید سولفوریک (acid heat test):
آزمونی است برای تعیین درجه ی غیراشباعیت ترکیبات آلی که توسط واکنش آن ترکیب با اسیدسولفوریک و اندازه گیری گرمای واکنش انجام میشود.
تست مارش (Marsh test):
تست مارش برای اطمینان از حضور آرسنیک در یک ترکیب انجام میشود. ماده ای که قرار است آزمایش بر روی آن انجام شود با گرانولهای فلز روی ترکیب میشود و هیدروکلریک اسید رقیق به مخلوط افزوده میشود.در این حال آرسنیک گازی شکل تشکیل میشود. وقتی که این گاز از لوله-ی شیشهای گرم عبور کند، رسوب سیاهرنگ آرسنیک بر روی شیشه مینشیند. نام دیگر این تست Marsh-Berzelius test است.
تعریف طیف استاندارد برای پانل های خورشیدی
اتمسفر نه تنها شدت کل تابش خورشید را تغییر میدهد بلکه طیف خورشید را نیز تغییر میدهد. برای نمونه بیشتر طول موج های پر انرژی موجود در طیف خورشید به وسیلهی لایهی اوزون فیلتر میشوند. به طور کلی در مسیرهای گذر طولانیتر از اتمسفر (در عرض های بالاتر یا هنگام غروب خورشید) سهم زیادی از طیف خورشید را تابش زیرقرمز تشکیل میدهد. این اثر فیلتر را می توان توسط فاکتور کدری (Turbidity factor) بیان کرد.
به عبارت دیگر برای مقایسه ی ماژولهای خورشیدی ، تست در شرایط استاندارد طراحی شده است. این شرایط ، طیف، شدت و دما را در بر می گیرند. طیف استاندارد اشاره به موقعیت دارد. این شرایط با پیشوند AM و سپس یک عدد بیان می شود که AM بر گرفته از AirMass است و اشاره به طول مسیر گذر از اتمسفر نسبت به کوتاهترین مسیر دارد البته در صورتیکه خورشید در اوج باشد.
سازمان Committee Internationale d"Eclaraige (CIE) و ASTM یک مجموعه از این اعداد را منتشر کرده اند. مقدار این اعداد از اندازهگیری عملی به دست آمده است که به صورت استاندارد بیان میشوند. این اعداد همچنین به منظور مقایسه ی طیف واقعی با طیف ساختگی آزمایشگاهی نیز استفاده میشوند.
به عنوان نمونه مطابق شکل توان تابش خورشید در ΑΜ-1.5G در سمت الراس 48 درجه (48 درجه اختلاف خورشید با نقطه قرار گیری خورشید در اوج آسمان) وشیب پانل 37 درجه و میزان بازتاب 0.3 و رطوبت 0.29 و دمای 20 درجه سانتیگراد برابر 964 وات بر متر مربع است. و به عنوان نمونه ی دیگر میزان توان تابشی خورشید در خارج از اتمسفر زمین 1353 وات بر متر مربع است.
معرفی تیتانیا (تیتانیوم دی اکسید) یا TiO2
تیتانیا (TiO2 )ماده ای قدیمی است که به صورت معمول در رنگدانه های سفید از زمانهای دور استفاده میشده است. این ماده ی ارزان، پایدار (شیمیایی)، غیرسمی، بیضرر، دوستدار طبیعت و سازگار است و بنابراین به طور گسترده در رنگها، مواد آرایشی و بهداشتی سالیان زیادی استفاده شده است.از دو دهه ی گذشته بیشترین مطالعات در مورد اکسید فلزات واسطه مربوط به TiO2 بوده است، و علت آن ویژگیهای غیرعادی آن همچون خواص فیزیکی، شیمیایی، الکترونیکی، الکتروشیمیایی، فعالیت نوری آن است. دی اکسیدتیتانیوم همچنین توجه زیادی را در تحقیقات مهندسی شیمی در زمینه های تبدیل انرژی خورشیدی (توسط سلولهای خورشیدی رنگینه ای و سلولهای خورشیدی حالت جامد کوانتوم نقطه ای)، شکافت آب و فتوکاتالیست، باتریهای لیتیوم یون و ابرخازنها، حسگرهای شیمیایی و گاز، رفع آلودگیهای محیطی و خانگی، تصفیه ی آب، پوششهای ضد مه، پوششهای خودتمیز شونده، بوزدا و کاهنده ی فعالیت باکتریها به خود جلب کرده است. اخیرا کشف شده است که استفاده ی TiO2 در تولید انرژیهای تجدیدپذیر مفیدتر است. در سال 1972 شرکتهای فوجیشیما و هوندا دریافتند که میتوان توسط الکترودهای بلوری تیتانیوم دی اکسید از خاصیت فتوکاتالیستی شکافت آب برای تولید هیدروژن استفاده کرد که موجب پدید آمدن یک راه نویدبخش برای تولید گاز هیدروژن میشود. از آن زمان به بعد دانشمندان و مهندسین به فتوکاتالیست TiO2 علاقه مند شدند که به طور قابل ملاحظه ای پیشرفت کرد. گذشته از این معلوم شد که TiO2 قادر است انواع گوناگونی از آلاینده ها را در آب و هوا تجزیه کند. از سوی دیگر در سال 1991 اُرِگان و گراتزل یک نوع جدید از سلولهای خورشیدی بر پایهی فتوالکترود TiO2 حساس شده به رنگدانه را اختراع کردند که DSSC یا DSC نامیده شد. این پدیده به علت پایداری، هزینه کم و انعطافپذیری، توجه زیادی را به خود جلب کرد. در این گونه کاربردهای سل فتوالکتروشیمیایی،TiO2 با مساحت سطح زیاد و تخلخل زیاد برای ایجاد بازده زیاد به کار میرود. یک راه برای تحقق بخشیدن، استفاده از TiO2 با اندازه ذرات کوچک مثلا نانوذرات است. راه دیگر، ساختن TiO2 مزوپروس است.
مطالب مرتبط:
امروزه با توجه به نیاز روزافزون به انرژی، کاهش منابع سوختهای فسیلی، وآلودگی هوای ناشی از مصرف سوختهای هیدروکربنی رایج، کشورهای پیشرفته به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر روی آورده اند. همانطور که میدانید توسعه ی منابع انرژی عاری از کربن یکی از مهمترین چالشهای این قرن است. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر از قبیل انرژی خورشید، انرژی باد، انرژی آب، بسیار قدیمی است. این انرژیها از قرنها پیش تا اوایل دوره ی انقلاب صنعتی و حتی اواسط قرن نوزدهم میلادی کم و بیش استفاده میشدند که در دوره ی انقلاب صنعتی به علت قیمت پایین نفت، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر رو به فراموشی گذاشته شد. از مهمترین منابع انرژی تجدیدپذیر میتوان انرژی باد، انرژی جریان آب، انرژی خورشیدی، سوختهای طبیعی، سوختهای زیستی، انرژی گرمایی زمین، انرژی امواج دریا، انرژی جزرومد و... را نام برد که به جز انرژی زمین گرمایی و انرژی جزر و مد، بقیه ی انرژیهای تجدیدپذیر نامبرده وابسته به خورشید هستند. انرژیهای تجدیدپذیر پسماندی ندارند، تمیز هستند، و می توان در محل تولید، آنها را مصرف کرد.
به طور کلّی از دلایل استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر در چند سال اخیر میتوان به موارد از قبیل نیاز روزافزون به انرژی، آلودگی هوا ناشی از مصرف سوختهای فسیلی ،کاهش روزافزون منابع انرژی مرسوم، افزایش قیمت منابع انرژی، گرم شدن کره ی زمین، فراوانی منابع انرژیهای تجدیدپذیر در سرتاسر کره ی زمین، رایگان و بی زیان بودن منابع انرژی تجدیدپذیر برای محیط زیست، راحتی انبوهسازی منابع انرژی تجدیدپذیر، پیشرفت علم در بهره برداری از منابع انرژی تجدیدپذیر، بهره برداری از منابع تجدیدپذیر بدون نیاز به حفاری و استخراج، پیشرفت علم در ساخت باتریهای قابلشارژ و … را نام برد.
از میان انرژیهای تجدیدپذیر، انرژی باد و انرژی حاصل ازخورشید از قدیمیترین منابع انرژی مورد استفاده و پر استفاده ترین منابع انرژیهای تجدیدپذیر امروزه ی بشر هستند. اولین مدارک تاریخی مربوط به استفاده از انرژی خورشید به 212 سال قبل از میلاد مسیح در زمان ارشمیدس بازمیگردد. به علت فراوانی و مزایای زیاد منابع انرژی خورشید و باد، امروزه توجه زیادی به آنها شده است و در چند سال اخیر همانگونه که در شکل زیر مشخص است این دو منبع انرژی رشد زیادی کرده اند.
انرژی باد و انرژی خورشید دو منبع انرژی هستند که امروزه با یکدیگر در حال رقابت اند. ظرفیت نیروگاههای بادی در پایان سال 2012 به مقدار 282482 مگاوات رسید درحالیکه در پایان سال 2012، ظرفیت جهانی انرژی حاصل از نیروگاههای فتوولتاییک به 100000 مگاوات رسید و کشورهای آلمان و ایتالیا بیشترین تعداد نیروگاههای فتوولتاییک را دارا هستند.
بهره برداری از انرژی خورشید نسبت به دیگر انرژیهای تجدیدپذیر جنبشی برتریهایی دارد که عبارتند از: نبود قطعات مکانیکی و استهلاک در سلولهای خورشیدی، قابلیت نصب سلولهای خورشیدی روی لوازم کوچک خانگی تا نیروگاههای بزرگ خورشیدی، نبود آلودگی صوتی، تعمیر و نگهداری راحت، بی نیاز بودن به استفاده از عناصر نادر همچون نئودیمیوم، قابل حمل بودن، آسیب کمتر مزارع خورشیدی در برابر زمین لرزه (نسبت به توربینهای بادی) و... .