195176, г. Санкт-Петербург,
Пискаревский пр. д.25,
литер А пом. 8Н.
info@armkllc.ru
   +7 (812) 748-51-31

Новая веха в приручении солнца. Часть 1.

Дата публикации: 2019-07-12 10:36:00

изображение источника

 

Разработан новый материал на основе аэрогеля, который пассивно улавливает солнечное тепло настолько эффективно, что может использоваться для отопления дома или даже промышленного применения. Он выдаёт гораздо большие температуры, чем обычные солнечные батареи. И этих величин достаточно для применения в процессах, требующих тепла более 200 градусов по Цельсию.

Изобретённый вид аэрогеля представляет собой лёгкий материал, состоящий в основном из воздуха, со структурой из кремнезёма (используется при изготовлении стекла). Он настолько прозрачен, что понадобится лазер, чтобы его рассмотреть. Суть его работы в том, что солнечный свет легко проходит через него, но лишь в одну сторону.

Эвелин Ван, профессор и заведующий кафедрой машиностроения MIT, объясняет: ключом к эффективному сбору солнечного тепла является то, что он может держать что-то горячее внутри, оставаясь холодным снаружи. Это можно сделать благодаря вакууму между слоем стекла и поглощающим тепло материалом. Однако поглотитель довольно дорог, поэтому технологический интерес к поиску более доступной пассивной системы для сбора солнечного тепла (при одновременном увеличении температур и производительности), подстёгивает научную мысль.  

Разработка способа изготовления аэрогелей, которые были бы достаточно прозрачными, шла около четырёх лет. Ранее аэрогели применялись как высокоэффективные и лёгкие изоляционные материалы, пропускная способность которых для света составляла 70 процентов. Новинка же пропускает более 95 процентов, сохраняя при этом изолирующие свойства. Учёные обнаружили, что при изготовлении опытной смеси, высыхающей намного быстрее прочих, образуется гель с меньшими порами, что и обусловило гораздо меньшее рассеивание света.

Изобретение было нанесено на тот самый поглощающий тепло дорогой материал, и получился пассивный теплоуловитель. А далее случилось изумительное: в ходе испытаний на крыше кампуса Массачусетского технологического института, новоявленная солнечная панель смогла достичь и поддерживать температуру в 220°С. И это при условии температуры окружающей среды менее нуля градусов – в Кембридже была зима.

Такие высокие температуры ранее были доступны только при использовании концентрирующих систем, когда с помощью зеркал, солнечный свет фокусировался на определённой линии или точке. Видимо, столь дорогой подход можно оставить в прошлом.

Аспирант Лин Чжао описывает основную функцию слоя аэрогеля как «парниковый эффект»: «Материал, который мы используем для повышения температуры, действует так же, как атмосфера Земли, чтобы обеспечить изоляцию. Но это утрированный пример».

Материалы для изготовления аэрогеля весьма доступны: на земле они в изобилии и очень недороги. Единственной дорогостоящей частью процесса является сушка. Дело в том, что для неё требуется специальное высокоточное устройство-сушилка с критической точкой. Она позволяет очень точно извлечь растворители из геля, сохранив при этом его наноразмерную структуру.

Правда, есть один нюанс: изготовление этого материала – не непрерывный процесс. Поэтому скорость производства ограничена. Но даже сейчас предварительный экономический анализ показывает, что система может быть экономически выгодной для очень многих сфер. Технологических и не только.

 


По материалам MIT News