Исследователи представили революционную новую технологию, которая использует наночастицы для преобразования солнечной энергии в пар.
Новый метод "солнечного пара" ученых из лаборатории нанофотоники университета Райса настолько эффективен, что способен произвести пар даже из ледяной воды.
Детали метода солнечного пара опубликованы в издании ACS Nano. Технология обладает 24%-ной энергетической эффективностью. Фотогальванические солнечные панели, для сравнения, обладают энергетической эффективностью в размере 15%. Однако изобретатели солнечного пара сообщили, что вначале инновационная технология будет использоваться не для добычи электроэнергии, а, скорее, для очистки воды в развивающихся странах.
"Это намного важнее электричества", заявила директор лаборатории Наоми Халас. "С новой технологией мы начинаем думать о солнечной теплотворной энергии совершенно иначе".
Эффективность солнечного пара имеет место благодаря поглощающим свет наночастицам, которые преобразуют солнечный свет в высокую температуру. Погруженные в воду и подвергаемые солнечному свету, частицы нагреваются так быстро, что немедленно выпаривают воду и генерируют пар. По словам Халас, эффективность энергии солнечного пара можно увеличить с усовершенствованием технологии.
"Мы движемся от нагрева воды в макромасштабе к нагреву в наномасштабе", сказала Халас. "Наши частицы очень малы, еще меньше длины волны света, а это значит, что у них есть чрезвычайно маленькая площадь поверхности для рассеивания высокой температуры. Этот интенсивный нагрев позволяет нам генерировать пар в локальном масштабе, прямо на поверхности частиц".
Чтобы продемонстрировать противоинтуитивность идеи, аспирант Оара Ньюман произвела видеосъемку демонстрации солнечного пара, в ходе которой пробирка с водой, содержащей активируемые светом наночастицы, была погружена в емкость, полную воды со льдом. С помощью линзы солнечный свет сфокусировали на смеси в пробирке, в результате чего из практически замерзшей воды моментально стал выделяться пар.
Пар — одна из наиболее широко используемых промышленных жидкостей в мире. Примерно 90% электричества производятся с помощью пара. Пар используется для стерилизации медицинских инструментов, для приготовления пищи и очистки воды.
Большая часть промышленного пара производится в специальных котлах, и Халас сказала, что эффективность солнечного пара может сделать обычный пар намного менее экономичным.
Первыми выгоду солнечного пара предстоит познать людям в развивающихся странах. Студенты уже создали паровой автоклав, необходимый для стерилизации медицинских и стоматологических инструментов без электричества.
"Солнечный пар привлекателен своей эффективностью", сказала Ньюман. "Для этого не требуются зеркала или солнечные панели. Световое окно в нашем автоклаве не превышает нескольких квадратных сантиметров".
Еще одно потенциальное использование — питание гибридных кондиционирующих и нагревательных систем, а также применение в системе дистилляции.
Новости мира инноваций