越来越热了阳光的



新开发的材料是这样完全透明的,你几乎看不到它有助于解开许多新用途的太阳能热。它产生高得多的温度比传统的太阳能集热器做 - 足够用于家庭加热或需要超过200摄氏度(392华氏度)的热工业过程。

的关键过程是一种新型的气凝胶的,即主要由空气的重量轻的材料,具有由二氧化硅制成的结构(其也被用来制造玻璃)。该材料通过容易但块太阳能热逸出允许阳光通过。结果在杂志中描述 ACS纳米在由林昭,bt365手机的研究生的论文;伊夫林旺,教授和机械工程系主任;陈刚,卡尔理查德索德伯格教授在电力工程;和其他五人。

关键太阳热能的高效收集,王解释说,是能够让热的东西,而内部在外面剩余冷。这样做的一种方式是使用玻璃层和暗,热吸收材料,这是在许多聚光太阳能收集器中使用的方法,但是安装和维护相对昂贵之间的真空。出现了在寻求更便宜的,被动的系统在所需的空间加热,食品加工,或许多工业过程更高的温度水平收集太阳热的极大兴趣。

气凝胶,一种由二氧化硅粒子的泡沫状材料的,已经开发了用于年高效和轻便的绝缘材料,但它们通常具有有限的透明度可见光,大约有70%的发送电平。 Wang说发展使得其足够透明的太阳能集热工作,涉及几个研究了四年漫长而艰难的过程气凝胶的方法。但结果是,在入射太阳光的95%让通过同时维持其高绝缘性质的气凝胶。

的关键是使它的工作是在用于创建气凝胶,这是通过混合在液体溶液中含二氧化硅的化合物的晶粒的催化剂所做的不同材料的精确比例,形成一种凝胶,然后干燥它让所有的液体,留下一个矩阵,主要是空气,但保留了原始混合物的实力。产生该变干比以往气凝胶快得多的混合,他们发现,产生的凝胶,其晶粒之间的更小的孔的空间,并且因此散射的光要少得多。

在bt365手机校园屋顶测试,由覆盖有新气凝胶的层的吸热暗材料的无源器件能够达到并保持220℃的温度,在一个剑桥冬天时的中间外部空气低于0℃。

如此高的温度以前只能通过使用聚光系统,具有反射镜将太阳光聚焦到中央线或点是实际的,但该系统需要无浓度,使得它更简单,成本更低。这可能使它成为各种需要更高水平的热应用。

例如,简单的平屋顶收集器通常用于家用热水,产生约80℃的温度。而是由气凝胶系统启用了较高的温度可以使这种简单的系统可用于家庭取暖为好,即使对空调系统供电。大型版本可用于为各种各样的化学应用,食品生产和制造过程提供热量。

照描述了气凝胶层为“像温室效应的基本功能。我们用它来增加像地球的大气层温度行为的材料确实提供绝缘,但是这是它的一个极端的例子。”

在大多数情况下,被动热回收系统将连接到包含可循环将热量传递到哪里它需要一个液体管道。可替代地,旺表明,对于一些使用该系统可连接到热管,设备,可以无需泵或任何移动部件在一定距离上传递热量。

因为该原理是基本相同的,基于气凝胶的太阳能集热器可以直接取代在一些现有的应用中使用的基于真空的收集器,提供较低成本的选择。用来使气凝胶材料都是丰富且廉价;该过程的唯一昂贵部分是干燥,这需要被称为临界点干燥器,以允许一个非常精确的干燥过程,同时保持其纳米级结构从凝胶中提取溶剂的专用设备。

因为这是一个间歇过程,而不是一个连续的一个可以在卷到卷制造中使用,如果系统被放大到工业生产水平它可能会限制生产速率。 “关键比例放大是我们如何能够降低工艺成本,”王说。但即使是现在,一个初步的经济分析表明,该系统可以用于某些应用在经济上可行,特别是在基于真空的系统相比。

研究小组成员包括科学家比克拉姆·巴蒂亚,博士后星宇阳,研究生埃莉斯strobach,教导员李·温斯坦和博士后托马斯·库珀。这项工作主要由美国资助能源的ARPA-E项目的部门。