Hạt nano tự lắp ráp để thu năng lượng mặt trời
bởi Staff Writers
Washington DC (SPX) ngày 24 tháng 2023 năm XNUMX
Công nghệ nhiệt mặt trời là một phương pháp khai thác năng lượng thân thiện với môi trường đầy hứa hẹn với vai trò tiềm năng trong việc giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng nhiên liệu hóa thạch.
Công nghệ này biến ánh sáng mặt trời thành năng lượng nhiệt, nhưng thật khó để ngăn chặn sự tiêu tán năng lượng trong khi vẫn duy trì mức hấp thụ cao. Các máy thu hoạch năng lượng mặt trời hiện tại dựa trên kỹ thuật vi mô hoặc nano không có đủ khả năng mở rộng và tính linh hoạt, đồng thời sẽ yêu cầu một chiến lược mới để thu ánh sáng mặt trời hiệu suất cao đồng thời đơn giản hóa việc chế tạo và giảm chi phí.
Trong APL Photonics, từ Nhà xuất bản AIP, các nhà nghiên cứu từ Đại học Cáp Nhĩ Tân, Đại học Chiết Giang, Viện Quang học Trường Xuân và Đại học Quốc gia Singapore đã thiết kế một máy thu hoạch năng lượng mặt trời với khả năng chuyển đổi năng lượng nâng cao.
Thiết bị sử dụng một mẫu có kích thước nano gần như tuần hoàn – nghĩa là phần lớn của nó là một mẫu xen kẽ và nhất quán, trong khi phần còn lại chứa các khuyết tật ngẫu nhiên (không giống như cấu trúc chế tạo nano) không ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Trên thực tế, việc nới lỏng các yêu cầu nghiêm ngặt về tính tuần hoàn của cấu trúc làm tăng đáng kể khả năng mở rộng của thiết bị.
Quá trình chế tạo sử dụng các hạt nano tự lắp ráp, tạo thành cấu trúc vật liệu có tổ chức dựa trên tương tác của chúng với các hạt lân cận mà không cần bất kỳ hướng dẫn bên ngoài nào.
Năng lượng nhiệt do thiết bị thu được có thể được chuyển thành điện năng bằng vật liệu nhiệt điện.
Tác giả Ying Li của Đại học Chiết Giang cho biết: “Năng lượng mặt trời được truyền dưới dạng sóng điện từ trong dải tần số rộng. “Một máy thu nhiệt mặt trời tốt phải có khả năng hấp thụ sóng và nóng lên, từ đó chuyển đổi quang năng thành nhiệt năng. Quá trình này đòi hỏi độ hấp thụ cao (100% là hoàn hảo) và máy thu năng lượng mặt trời cũng phải triệt tiêu bức xạ nhiệt của nó để bảo toàn năng lượng nhiệt, đòi hỏi độ phát xạ nhiệt thấp (không có nghĩa là không có bức xạ).”
Để đạt được những mục tiêu này, máy thu hoạch thường là một hệ thống có cấu trúc nanophotonic tuần hoàn. Nhưng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của các mô-đun này có thể bị hạn chế do độ cứng của mẫu và chi phí chế tạo cao.
Li cho biết: “Không giống như các chiến lược trước đây, cấu trúc quang tử nano bán chu kỳ của chúng tôi được tự lắp ráp bởi các hạt nano oxit sắt (Fe3O4), thay vì chế tạo nano cồng kềnh và tốn kém.
Cấu trúc quang tử nano bán chu kỳ của chúng đạt được độ hấp thụ cao (lớn hơn 94%), ức chế phát xạ nhiệt (dưới 0.2) và dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên, chất hấp thụ có nhiệt độ tăng nhanh và đáng kể (lớn hơn 80 độ C).
Dựa trên bộ hấp thụ, nhóm nghiên cứu đã chế tạo một máy thu nhiệt điện mặt trời phẳng linh hoạt, đạt điện áp duy trì đáng kể trên 20 millivolt trên mỗi centimet vuông. Họ hy vọng nó sẽ cung cấp năng lượng cho 20 đi-ốt phát quang trên một mét vuông bức xạ mặt trời. Chiến lược này có thể phục vụ các ứng dụng mật độ năng lượng thấp cho kỹ thuật khai thác năng lượng mặt trời linh hoạt và có thể mở rộng hơn.
Li cho biết: “Chúng tôi hy vọng cấu trúc quang tử nano bán chu kỳ của chúng tôi sẽ truyền cảm hứng cho các nghiên cứu khác. “Cấu trúc rất linh hoạt này và nghiên cứu cơ bản của chúng tôi có thể được sử dụng để khám phá giới hạn trên của việc khai thác năng lượng mặt trời, chẳng hạn như máy phát nhiệt điện mặt trời có thể mở rộng linh hoạt, có thể đóng vai trò là thành phần thu hoạch năng lượng mặt trời hỗ trợ để tăng tổng hiệu suất của kiến trúc quang điện.”
Báo cáo nghiên cứu:“Chất hấp thụ chọn lọc có thể mở rộng với cấu trúc nano bán định kỳ để thu năng lượng mặt trời cấp thấp”
Liên kết liên quan
Viện Vật lý Hoa Kỳ
Tất cả về năng lượng mặt trời tại SolarDaily.com
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến thức. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.solardaily.com/reports/Nanoparticles_self_assemble_to_harvest_solar_energy_999.html
