Ученый, который улавливает солнечный свет, чтобы достичь температуры почти 2000 градусов по Фаренгейту

Инженеры работают над новым экологически чистым энергетическим решением: заряжают кристаллы солнечной энергией до температуры до 1832 градусов по Фаренгейту (1000 градусов по Цельсию), что может сделать их более экологичной альтернативой углеродоемким процессам выплавки стали и приготовления цемента.

Новая технология, описанная в исследовании, подтверждающем концепцию. опубликовано Сегодня в устройстве – оно использует свойство кварца, позволяющее ему улавливать солнечный свет. Прикрепив синтетический кварцевый стержень к кремниевому диску, используемому для поглощения энергии, команда проверила, может ли устройство сохранять тепло. Они наполнили его энергией, эквивалентной солнечному свету 136 солнц; Температура стержня выросла примерно до 1112°F (600°C), а поглотительная пластина достигла температуры 1922°F (1050°C).

«Люди склонны думать об электричестве только как об энергии, но на самом деле около половины энергии используется в виде тепла», — сказал Эмилиано Казати, инженер ETH Zurich и автор исследования, в журнале Cell. запуск. «Чтобы решить проблему изменения климата, нам необходимо в целом декарбонизировать энергетику».

До сих пор солнечные приёмники — устройства, концентрирующие тепло от зеркал, отражающих солнечный свет, — не могли эффективно обрабатывать солнечную энергию при температуре выше 1832 градусов по Фаренгейту (1000 градусов по Цельсию). Некоторые из наиболее распространенных углеродоемких процессов, таких как производство стекла, стали и цемента, требуют температур, превышающих этот предел, чего компании достигают за счет сжигания ископаемого топлива. Только на производство цемента пришлось около 8 процентов выбросов углекислого газа в 2023 году. По данным CBS NewsСогласно исследованию, плавление стекла является причиной около 95 миллионов тонн углерода, образующегося в результате деятельности человека. опубликовано Ранее в этом году в Журнале Американского керамического общества.

Добавление кварца в производственную смесь может позволить производителям достигать температур, необходимых для работы со сталью, стеклом и цементом, используя солнечный свет, а не полагаться исключительно на Процессы, приводящие к повышению температуры нашей планеты.

«Проблема энергетики является краеугольным камнем выживания нашего общества», — сказал Казати. «Солнечная энергия легко доступна, и технология уже существует. Чтобы действительно стимулировать внедрение в промышленности, нам необходимо продемонстрировать экономическую целесообразность и преимущества этой технологии в больших масштабах».

Помимо экспериментальных испытаний, исследователи смоделировали эффективность установки и обнаружили, что кварц повышает эффективность приемника. В их модели незащищенный приемник имел эффективность 40% при температуре 2192 °F (1200 °C), но эффективность 70% при той же температуре, когда приемник был защищен 11,8 дюймами (300 мм) кварца.

Сейчас команда тестирует другие материалы, включая жидкости и газы, которые могут действовать как тепловые ловушки. Благодаря своей способности удерживать тепло эти материалы могут повысить эффективность решений в области возобновляемых источников энергии, которым еще предстоит пройти долгий путь, если они хотят заменить давний приоритет ископаемого топлива.

более: Техасцы голосуют за ископаемое топливо на миллиарды долларов, исключая возобновляемые источники энергии как вариант