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AuReus包覆層—蔬果廢棄物之發光化合物吸收紫外線並轉變為再生能源

2021/03/31 @國際

摘要

菲律賓瑪布亞科技學院 (Mapúa University Manila)的學生Carvey Ehren Maigue研發AuReus包覆層,先從腐爛的蔬果廢棄物中萃取有機發光化合物,將其懸浮於樹脂化合物中,紫外線通過此樹脂材料便被轉換為可見光,再以太陽能板將其產生的可見光轉換為電能。不同於傳統太陽能板需要直接面對太陽捕獲可見光和紅外光,AuReus可以捕獲紫外線並充分利用,取代一般含偏轉紫外線之塗料的窗戶,然AuReus尚待改良,期望創建善用現有資源的系統,充分利用農作物副產物,邁向永續和可再生的未來。

示意圖

AuReus包覆層—蔬果廢棄物之發光化合物吸收紫外線並轉變為再生能源

  父母總是嚴厲地勸告孩子們不能浪費食物,需要把蔬菜吃完,菲律賓瑪布亞科技學院 (Mapúa University Manila)的學生Carvey Ehren Maigue設計一種由水果和蔬菜製成的材料,該材料可以收集紫外線並轉換為電能,如此多餘的蔬果可幫助因應氣候變化、減少碳足跡或提供電力。
  今年的詹姆士·戴森獎(James Dyson Award)永續發展領域約有1,800個作品參加競賽,Maigue研發的AuReus包覆層是該領域的獲獎作品。Maigue將腐爛的蔬果廢棄物碾碎取得汁液,萃取出有機發光化合物,將其懸浮於樹脂化合物中,再使基質成型為包覆層,根據螢光原理,紫外線被此樹脂材料吸收並轉為可見光,光依賴材料的內部反射來進行自我校正或藉由特定的雷射蝕刻模型控制,重新轉射到螢光聚合板的邊緣,可見光再被太陽光電模組(photovoltaic modules)轉換成電能。AuReus的原理與北極光相同,大氣中的發光粒子吸收太陽發射到地球大氣中的高能量粒子(如紫外線、γ-射線),再釋放出可見光,色彩鮮豔的霓虹燈亦是相同原理。
  現代建築使用的窗戶塗料會偏轉紫外線,並將紫外線重新轉射向下方的街道與路人;而AuReus不需要面對太陽即可有效利用從表面散射的紫外線,不同於傳統太陽能板需要面對陽光捕獲可見光和紅外光。AuReus可應用於摩天大樓的窗戶及建立垂直太陽能農場,舉例來說(如下圖所示),一般窗戶使用夾層含紫外線反射膜的玻璃面板(1),當陽光的紫外線照射時(3),面板會將部分紫外線反射為熱量(4),並將更多紫外線重新轉射向下方的街道與路人(5),使行人暴露於紫外線輻射(6)。而AuReus太陽能窗戶(2)在陽光的紫外線照射下(3),紫外線通過此樹脂材料便被轉換為可見光,再以太陽能板將其產生的可見光轉換為電能(7),如此可大幅減少反射到街道和行人的紫外線(10);此外可將電力儲存(8),便將蓄電用於照明(9)。
  AuReus可以使遭受颱風等自然災害襲擊的蔬果廢棄物再生,然而AuReus尚未進入批量生產階段,尚須進一步研究將蔬果中的可利用發光顆粒之可用部分從80%提高到100%,並將基材轉變為線狀以附纖維、彎曲板以附於車輛及飛機。Maigue希望善加利用資源,以更好的可再生能源形式,貼近人們的生活,朝向永續和可再生的未來邁進。【延伸閱讀】科學家發現橄欖油廢棄物將會是生物燃料產業與農業的理想材料之一

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