MIT, güneş ışığından ısıyı toplayan ve 220 santigrat dereceye ulaşabilen yeni bir malzeme geliştirdi
MIT tarafından geliştirilen yeni bir malzeme o kadar şeffaftır ki neredeyse görünmezdir.Güneş ısısı için birçok yeni kullanım alanı açabilir. Oluşturduğu sıcaklık, geleneksel güneş kollektörlerinden çok daha yüksektir - ev ısıtması veya 200 santigrat dereceden (392 derece Fahrenheit) fazla gerektiren termal endüstriyel işlemler için yeterlidir. Bu işlemin anahtarı, yapısı silikadan yapılmış (aynı zamanda cam yapımında da kullanılan) havadan oluşan hafif bir malzeme olan yeni bir aerojel türüdür. Bu malzeme güneş ışığının kolayca geçmesine izin verir, ancak güneş ısısının kaybolmasını engeller.Araştırma sonuçları ACS Nano'da yayınlandı.
Güneş enerjisini etkin bir şekilde toplamanın anahtarı, dış sıcaklığı korurken iç sıcaklığı koruyabilmektir. Bir yöntem, bir cam tabakası ile koyu renkli bir ısı emici malzeme arasında bir vakum kullanmaktır Bu, birçok yoğunlaştırıcı güneş ışını kollektörleri tarafından kullanılan yöntemdir, ancak kurulumu ve bakımı nispeten pahalıdır.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)İnsanlar, yerden ısıtma, gıda işleme veya birçok endüstriyel işlem için gereken daha yüksek sıcaklık seviyelerinde ısı toplayabilen düşük maliyetli bir pasif sistem bulmakla çok ilgileniyorlar. Aerojeller, silika partiküllerinden yapılmış köpük benzeri malzemelerdir ve uzun yıllardır verimli ve hafif yalıtım malzemeleri olarak geliştirilmiştir, ancak görünür ışığa karşı şeffaflıkları genellikle yaklaşık% 70 iletim oranıyla sınırlıdır.
Güneş enerjisini toplamak için şeffaf bir aerojelin geliştirilmesi uzun ve zor bir süreçtir ve birkaç araştırmacı yaklaşık dört yıldır dahil olmuştur. Ancak sonuç, yüksek yalıtım özelliklerini korurken gelen güneş ışığının% 95'inden fazlasına nüfuz edebilen bir aerojeldir. Aerojel yapmanın anahtarı, aerojel yapmak için kullanılan farklı malzemelerin kesin oranlarında yatmaktadır. Aerojel, bir jel oluşturmak için sıvı bir çözelti içinde katalizör ve silikon içeren bileşik partiküllerinin bir karışımıdır ve daha sonra tüm sıvıyı dışarı atmak için kurutulur Kalan matris esas olarak havadır, ancak orijinal karışımın gücü korunur.
Geleneksel aerojellerden çok daha hızlı kuruyan bir karışım oluşturmanın, daha küçük parçacıklar arası gözeneklere sahip bir jel üreteceği, dolayısıyla çok daha az ışık saçıldığı bulundu. Massachusetts Institute of Technology (MIT) kampüsünün çatısında yapılan bir testte, yeni bir aerojel ile kaplı siyah bir ısı emici malzeme katmanından oluşan pasif bir cihaz 220 santigrat dereceye ulaşabilir ve bu sıcaklığı koruyabilir. Cambridge'de kış mevsimiydi. Hava sıcaklığı 0 santigrat derecenin altında. Bundan önce, bu tür yüksek sıcaklıklara ancak bir yoğunlaştırma sistemi kullanılarak ulaşılabilir.Bu yoğunlaştırma sistemi, güneş ışığını merkez çizgisine veya merkez noktaya odaklamak için bir ayna kullanır, ancak bu sistem yoğunlaştırmaya ihtiyaç duymaz, bu nedenle daha basit ve daha maliyetlidir. İndir.
Bu, daha yüksek ısı gerektiren çeşitli uygulamalarda yararlı olabilir.Örneğin, basit çatı kollektörleri genellikle sıcak kullanım suyu için kullanılır ve yaklaşık 80 santigrat derece sıcaklık üretir, ancak aerojel sistemleri daha yüksek Sıcaklık, bu basit sistemin ev ısıtması için kullanılmasını sağlayabilir ve hatta klima sistemine güç sağlayabilir. Büyük ölçekli versiyon kimya, gıda üretimi ve imalatta çeşitli uygulamalar için ısı sağlamak için kullanılabilir. Araştırmacılar aerojel tabakasının temel işlevini "sera etkisine benzer" olarak tanımlıyor. Sıcaklığı yükseltmek için kullanılan malzemeler, Dünya'nın yalıtımı sağlayan atmosferine benziyor, ancak bu uç bir örnek.
Çoğu durumda, pasif ısı toplama sistemi, sıvı içeren bir boruya bağlanır ve sıvı, ısıyı ihtiyaç duyulan herhangi bir yere aktarmak için sirküle edebilir. Diğer bir seçenek ise, bazı uygulamalar için sistemin, pompalara veya herhangi bir hareketli parçaya ihtiyaç duymadan uzun mesafelerde ısı iletebilen bir ısı borusuna bağlanabilmesidir. Prensip esasen aynı olduğu için, aerojel bazlı güneş kollektörleri, bazı mevcut uygulamalarda kullanılan vakuma dayalı kollektörlerin yerini doğrudan alabilir ve böylece daha düşük maliyetli bir seçenek sunar. Aerojel yapmak için kullanılan malzemeler bol ve ucuzdur ve işlemin tek pahalı kısmı kurutmadır.
Bu, nano ölçekli yapısını korurken jelden çözücüyü çıkaran çok hassas bir kurutma işlemi olan kritik nokta kurutucu adı verilen özel bir cihaz gerektirir. Bu bir seri üretim süreci olduğundan, rulodan ruloya üretim için kullanılabilecek sürekli bir üretim süreci olmadığı için, sistem endüstriyel üretim seviyelerine genişletilirse, üretim hızını sınırlayabilir. Ölçeklendirmenin anahtarı, bu sürecin maliyetinin nasıl azaltılacağıdır. Ancak şimdi bile, ön ekonomik analiz, sistemin, özellikle vakum tabanlı sistemlerle karşılaştırıldığında, belirli uygulamalar için ekonomik olarak uygun olduğunu göstermektedir.
