211service.com
Gąbka słoneczna
Inżynierowie MIT wynaleźli owinięte bąbelkami, przypominające gąbkę urządzenie, które pochłania naturalne światło słoneczne i podgrzewa wodę do wrzącej temperatury, wytwarzając parę przez pory.
Generator pary słonecznej nie wymaga kosztownych luster ani soczewek do koncentracji światła słonecznego. Zamiast tego wykorzystuje materiały o niskiej technologii do przechwytywania światła słonecznego i koncentrowania go w postaci ciepła. Ciepło jest następnie kierowane do porów gąbki, które zasysają wodę i uwalniają ją w postaci pary.
Na podstawie swoich eksperymentów – w tym jednego, w którym umieścili słoneczną gąbkę na dachu budynku 3 MIT – naukowcy odkryli, że struktura podgrzewała wodę do temperatury wrzenia 100 °C. Gąbka może generować parę w ciągu kilku minut (a czasem nawet kilku sekund), nawet w stosunkowo chłodne, pochmurne dni.
Folia bąbelkowa pomaga generatorowi pary słonecznej zatrzymać ciepło słoneczne.
Projekt może stanowić niedrogie alternatywy dla odsalania, podgrzewania wody w budynkach mieszkalnych, oczyszczania ścieków i sterylizacji narzędzi medycznych.
Badania prowadzili George Ni, doktorant MIT, oraz Gang Chen, profesor energetyki i kierownik Katedry Inżynierii Mechanicznej.
Jednym z kluczowych elementów projektu jest spektralnie selektywny absorber — niebieska, metaliczna powłoka, która jest powszechnie stosowana w słonecznych podgrzewaczach wody. Materiał pochłania promieniowanie w zakresie widzialnym widma elektromagnetycznego, ale nie promieniuje w zakresie podczerwieni, co oznacza, że zarówno pochłania światło słoneczne, jak i zatrzymuje ciepło, minimalizując jego straty.
Ponieważ miedź skutecznie przewodzi ciepło, naukowcy zamontowali cienki arkusz miedzi pokryty selektywnym spektralnie absorberem na izolującym termicznie kawałku pływającej pianki. Odkryli jednak, że chociaż konstrukcja nie emitowała zbyt dużo ciepła z powrotem do otoczenia, ciepło nadal uciekało przez konwekcję, w której poruszające się cząsteczki powietrza, takie jak wiatr, naturalnie chłodziły powierzchnię.
Rozwiązaniem tego problemu była 16-letnia córka Chena, która wtedy pracowała nad projektem Science Fair — prowizoryczną szklarnią wykonaną z prostych materiałów, w tym folii bąbelkowej.
W zimie była w stanie podgrzać go do 160 ° F! – mówi Chen. To było bardzo skuteczne.
Chen zaproponował Ni, że materiał opakowaniowy może być użyty do zapobiegania utracie ciepła przez konwekcję. Pokrycie gąbki nią przepuszczałoby światło słoneczne przez przezroczyste opakowanie materiału, jednocześnie zatrzymując powietrze w izolujących bąbelkach.
Na początku byłem bardzo sceptyczny wobec tego pomysłu, wspomina Ni. Myślałem, że to nie jest materiał o wysokich parametrach. Ale wypróbowaliśmy wyraźniejszą folię bąbelkową z większymi bąbelkami, aby uzyskać większy efekt zatrzymywania powietrza i okazało się, że to działa. Teraz dzięki tej folii bąbelkowej nie potrzebujemy luster, aby skoncentrować słońce.
Podczas gdy prototyp przekształcił zaledwie 20 procent wpadającego światła słonecznego w parę, naukowcy planują zbadać inne materiały, w tym różne konfiguracje folii bąbelkowej, aby poprawić wydajność taniego urządzenia.