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Solar Vapor Generator - Mit Luftpolsterfolie!

Solar Vapor Generator - Mit Luftpolsterfolie!

Was sehen Sie, wenn Sie sich Luftpolsterfolie ansehen? Mehrere verlorene Minuten befriedigenden Knallens? In Kombination mit einem cleveren porösen Material kann dieser Alltagsgegenstand aus dem Umgebungssonnenlicht Dampf erzeugen!

[Bildquelle:MIT - Jeremy Cho]

Ein neues Gerät, das als Solardampferzeuger bezeichnet wird, kann 20% des verfügbaren Sonnenlichts in Dampf umwandeln. Die Fähigkeit, Umgebungssonnenlicht bei bewölkten Bedingungen in nutzbare Wärmeenergie umzuwandeln, ist eine aufregende Entwicklung in Zusammenarbeit mit Forschungsteams des MIT und des Masdar-Instituts.

Dieses Design verwendet ein schwammartiges Material, das 2014 vom Team entwickelt wurde: eine poröse Struktur aus Graphitflocken und Kohlenstoffschaum. Es wurde festgestellt, dass sich das Graphitmaterial an lokalisierten Stellen erwärmt und Wasser in den Poren der Struktur ansammelt und verdampft.

Mit einem spektral selektiven Absorber, wie er in Solarwarmwasserbereitern verwendet wird, konnten die Forscher nur sichtbare elektromagnetische Strahlung ohne Verluste durch Infrarotstrahlung absorbieren. Das Beschichten eines Kupferblechs mit dem Absorber ergab ein wirksames sonnenlichtabsorbierendes Material, das die Wärmeenergie auf den Schaum übertrug. Während der spektral selektive Absorber die Strahlungsverluste gut bewältigte, zeichnete das Team konvektive Wärmeverluste von der Oberfläche auf.

Auf der Suche nach einer Lösung für das Problem der Konvektion fand einer der führenden Forscher Inspiration aus einem neuartigen Ursprung: dem Science-Fair-Projekt seiner Tochter. Das von ihr gebaute Gewächshausdesign umfasste Grundmaterialien wie Luftpolsterfolie. Ihr Vater, Professor Gang Chen vom MIT, sagte: „Sie konnte es im Winter auf 160 Grad Fahrenheit erwärmen! Es war sehr effektiv. '

Durch den Durchgang des Sonnenlichts isoliert die in den Materialblasen eingeschlossene Luft gegen konvektive Wärmeverluste.

"Ich war anfangs sehr skeptisch gegenüber der Idee", sagte der leitende Forscher, Doktorand George Ni. 'Ich dachte, es sei kein Hochleistungsmaterial. Aber wir haben versucht, die klarere Luftpolsterfolie mit größeren Luftblasen für mehr Lufteinschlusseffekt zu verwenden, und es stellt sich heraus, dass es funktioniert. Aufgrund dieser Luftpolsterfolie brauchen wir keine Spiegel, um die Sonne zu konzentrieren. "

[Bildquelle:MIT - George Ni]

Die Verwendung billiger, leicht zugänglicher Materialien eröffnet mehr Möglichkeiten für die praktische Anwendung der Technologie. Professor Tao Deng von der Shanghai Jiao Tong University kommentierte die Forschung des MIT-Masdar-Teams:

'Dieses Gerät bietet ein völlig neues Design-Paradigma für die solare Dampferzeugung. Der teure optische Konzentrator entfällt, was ein wesentlicher Vorteil bei der Senkung der Kosten des Solardampferzeugungssystems ist. Die clevere Verwendung von Luftpolsterfolie und handelsüblichem selektivem Absorber hilft sicherlich auch dabei, den Konvektions- und Strahlungswärmeverlust zu unterdrücken, was nicht nur die Effizienz der Sonnenernte verbessert, sondern auch die Systemkosten weiter senkt. '

Die Forscher Chen und Ni sehen in ihrem Design eine kostengünstige Alternative zu großtechnischen Technologien für die Entsalzung und Abwasserbehandlung. Während herkömmliche optische Konzentrationsvorrichtungen relativ langlebig sind (10 bis 20 Jahre), sind sie in Bezug auf Material und Wartung kostspielig. Dieser Solardampferzeuger würde nur ein Zehntel dieser Zeit betreiben.

"Trotzdem sind die Kosten ziemlich wettbewerbsfähig", sagte Ni. "Es ist ein anderer Ansatz, bei dem früher High-Tech- und Langzeit-Solarabsorber eingesetzt wurden." Wir machen Low-Tech und kurzfristig. "

Der Assistenzprofessor TieJun Zhang vom Masdar-Institut sagte: „Was uns fasziniert, ist die innovative Idee hinter diesem kostengünstigen Gerät, bei dem wir dieses Gerät kreativ entwickelt haben, basierend auf dem grundlegenden Verständnis von Kapillarität und solarthermischer Strahlung. In der Zwischenzeit freuen wir uns, die komplizierte Physik der solaren Dampferzeugung weiter zu erforschen und neue Erkenntnisse für die wissenschaftliche Gemeinschaft zu entdecken. “

Das Team hat kürzlich seine Ergebnisse in Nature Energy veröffentlicht.

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Über:MIT

Geschrieben von Jody Binns

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