Spanyol kutatók fedezték fel azt az anyagot, amelynek segítségével sugárzó hűtést és öntisztulást remélnek elérni olyan eszközöknél, amelyek üzem közben kritikus hőmérsékletre hevülhetnek, például a napelem panelek. A hőkisugárzás tette lehetővé, hogy a tudósok 14 Celsius fokkal csökkentsék a szilícium lapkák napközben elért hőmérsékletét.
A Föld felhőkből, légkörből és a bolygó felszínéről érkező hosszúhullámú tartományba eső sugárzásának intenzitása.
Image: Unframboise/Wikimedia Commons
A spanyol tudósok olyan új, kétdimenziós anyagot hoztak létre, amely képes csökkenteni a működés közben kritikus hőfokot elérő elektromos berendezések hőmérsékletét, például a napelem modulokét.
A A Self-Assembled 2D Thermofunctional Material for Radiative Cooling (Önfelépítő 2D-s termofunkciós anyag radioaktív hűtéshez) című tanulmány, amelyet a Small című kiadványban tettek közzé, ebben alacsony költségekkel járó megoldásként írják le az anyagot, amelyet egy rétegnyi szilícium mikrogömb alkot, amelyek önfelépítő módon kerültek a nátronüvegre. A Katalán Nanotudományi és Nanotechnológiai Intézet (Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology) és a Madridi Anyagtudományi Intézet (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid) kutatói által kifejlesztett anyag beszámolójuk szerint képes jelentékenyen csökkenteni annak a felületnek a hőmérsékletét, amelyen elhelyezték. A tudósok szerint a hűtés nem jár sem energiafogyasztással, sem gázkibocsátással.
A kutatók azt állítják, hogy áttetsző hőkibocsátó anyaguk lehetővé tette, hogy napközben 14 Celsius fokkal mérsékeljék a szilícium lapka hőmérsékletét, és hozzátették, hogy a csökkenés elérheti a 19 Celsius fokot is, ha az anyag szerkezetét ezüstréteggel támogatják. A tudósok úgy vélik, hogy az egyrétegű, kolloid szerkezetű anyag sugárzóképessége és sugárzás révén megvalósuló hűtési képessége még növelhető f-SiO2 (szilícium-dioxid) szubsztrát segítségével.
Az új anyag nélkül a hűtés 5 Celsius foknál megáll – a fejlesztést végrehajtó tudósok ismeretei szerint. „Ennek az egyszerű sugárzó hűtőnek a hűtőkapacitása közvetlen napfény jelenlétében 350 W/m2, amikor olyan forró felületeken alkalmazzák, amelyeknek a hőmérséklete 50 Kelvin fokkal haladja meg a környezetét” – fogalmaztak a tanulmányban.
Hogyan működik a sugárzó hűtés?
A sugárzó hűtés elve azon alapul, hogy a Földön minden tárgy kibocsátja egy részét annak a hőnek, amit a nap infravörös sugárzásából gyűjtött be. A légkör ezt a hőt visszanyomja a Föld felé, kivéve az infravörös hullámhosszt, amely képes kijutni a légkörből. A tudósok olyan anyagot hoztak létre, amely infravörös hullámhosszon sugároz.
„Többek között a sivatag homokszemcséi járulnak hozzá legnagyobb mértékben ehhez a jelenséghez, és ez tartja bolygónk átlaghőmérsékletét stabilan, ha leszámítjuk az emberi tevékenységeket” – közölte a spanyol csapat.
Az utóbbi években intenzívebbé vált a napelemcellák sugárzó hűtésére irányuló kutatás. Az e témakörben folytatott legutóbbi kutatás arra az eredményre jutott, hogy elengedhetetlen a nagyüzemi napelemeknél használt napelemcellák sugárzó hűtése által gyakorolt hatás vizsgálata. Ennek szerzői azonban azt jelezték, hogy mostanáig nem sok eredményt sikerült felmutatniuk. „A szimulációk eredményei rámutattak, hogy a napelemcellák hőmérséklete ideális esetben csupán 1,75 K fokkal csökkenthető” – vélték.
Forrás: pv-magazine
