مع استمرار نمو الطلب العالمي على الطاقة، تزداد أهمية تطوير تقنيات أكثر كفاءة واستدامة لتوليد الطاقة وتخزينها، حيث أن الطاقة ستكون المشكلة الأكثر إلحاحًا التي تواجه البشرية في الخمسين عامًا القادمة وللتكنولوجيا النانوية القدرة على حل هذه المشكلة.
أبرز تطبيقات الطاقة لتقنية النانو
- أظهرت تقنية النانو، وهي مجال جديد نسبيًا في العلوم والهندسة أن يكون لها تأثير كبير على صناعة الطاقة، حيث تعرف تقنية النانو بأنها أي تقنية تحتوي على جسيمات ذات بعد واحد أقل من 100 نانومتر في الطول، وللقياس يبلغ عرض جسيم الفيروس الواحد حوالي 100 نانومتر.
- بدأ الأشخاص في مجالات العلوم والهندسة في تطوير طرق لاستخدام تقنية النانو لتطوير المنتجات الاستهلاكية، حيث أن الفوائد التي لوحظت بالفعل من تصميم هذه المنتجات هي زيادة كفاءة الإضاءة والتدفئة وزيادة سعة التخزين الكهربائية، وانخفاض كمية التلوث الناتج عن استخدام الطاقة، ومثل هذه الفوائد تجعل استثمار رأس المال في البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو أولوية قصوى.
- بطاريات الليثيوم الكبريت عالية الأداء: تعد بطارية (Li-ion) حاليًا واحدة من أكثر أنظمة تخزين الطاقة الكهروكيميائية شيوعًا وقد تم استخدامها على نطاق واسع في مجالات من الإلكترونيات المحمولة إلى السيارات الكهربائية، إن كثافة الطاقة الجاذبية لبطاريات (Li-ion) محدودة وأقل من تلك الخاصة بالوقود الأحفوري.
- المواد النانوية في الخلايا الشمسية: تعد المواد النانوية المصممة هندسيًا لبنات بناء أساسية للجيل الحالي من الخلايا الشمسية، تحتوي أفضل الخلايا الشمسية على طبقات من عدة أشباه موصلات مختلفة مكدسة لامتصاص الضوء عند طاقات مختلفة ولكنها لا تزال قادرة على استخدام ما يقرب من 40٪ من طاقة الشمس.
- إضافات وقود الجسيمات النانوية: يمكن استخدام المواد النانوية بعدة طرق لتقليل استهلاك الطاقة، ويمكن أيضًا أن تكون إضافات الوقود ذات الجسيمات النانوية ذات فائدة كبيرة في تقليل انبعاثات الكربون وزيادة كفاءة وقود الاحتراق.
- أثبتت الجسيمات النانوية من أكسيد السيريوم أنها جيدة في تحفيز تحلل الهيدروكربونات غير المحترقة وانبعاثات الجسيمات الصغيرة الأخرى نظرًا لارتفاع مساحة سطحها إلى نسبة الحجم.
