Szoláris szivacs
Az MIT mérnökei feltaláltak egy buborékba burkolt, szivacsszerű eszközt, amely elnyeli a természetes napfényt, és forráspontig melegíti a vizet, és gőzt termel a pórusokon keresztül.
A napenergia-gőzgenerátorhoz nincs szükség drága tükrökre vagy lencsékre a napfény koncentrálásához. Ehelyett alacsony technológiájú anyagokra támaszkodik, hogy felfogja a napfényt és hőként koncentrálja. A hő ezután a szivacs pórusai felé irányul, amelyek vizet szívnak fel és gőzként bocsátják ki.
Kísérleteikből – köztük abból is, amelyben a szoláris szivacsot az MIT 3. épületének tetejére helyezték – a kutatók azt találták, hogy a szerkezet felmelegíti a vizet 100 °C-os forráspontra. A szivacs pár perc (és néha másodpercek) alatt is képes gőzt generálni, még viszonylag hűvös, borús napokon is.
A buborékfólia segít a napenergia-gőzgenerátornak felfogni a nap melegét.
A kialakítás olcsó alternatívákat kínálhat a sótalanításhoz, a lakossági vízmelegítéshez, a szennyvízkezeléshez és az orvosi eszközök sterilizálásához.
A kutatást George Ni, az MIT végzős hallgatója és Gang Chen, az energiamérnök professzora, a Gépészmérnöki Tanszék vezetője vezette.
A tervezés egyik kulcsfontosságú eleme egy spektrálisan szelektív abszorber – egy kék, fémszerű film, amelyet gyakran használnak napenergiával működő vízmelegítőkben. Az anyag az elektromágneses spektrum látható tartományában nyeli el a sugárzást, de az infravörös tartományban nem sugárzik, vagyis egyszerre nyeli el a napfényt és megfogja a hőt, minimalizálva a hőveszteséget.
Mivel a réz hatékonyan vezeti a hőt, a kutatók egy vékony, spektrálisan szelektív abszorberrel bevont rézlapot szereltek fel egy hőszigetelő lebegő habdarabra. Azt találták azonban, hogy annak ellenére, hogy a szerkezet nem sugárzott vissza sok hőt a környezetbe, a hő továbbra is konvekción keresztül távozott, amelyben a mozgó levegőmolekulák, például a szél természetesen hűti a felszínt.
Erre a problémára Chen 16 éves lánya adott megoldást, aki akkor egy tudományos vásáron dolgozott – egy rögtönzött üvegházon, amely egyszerű anyagokból, köztük buborékfóliából készült.
Télen 160 °F-ra tudta felmelegíteni! Chen azt mondja. Nagyon hatásos volt.
Chen azt javasolta Ni-nek, hogy a csomagolóanyagot fel lehetne használni a konvekciós hőveszteség megelőzésére. A szivacs lefedése az anyag átlátszó burkolatán keresztül beengedné a napfényt, miközben a levegőt a szigetelő buborékokba zárná.
Először nagyon szkeptikus voltam az ötlettel kapcsolatban – emlékszik vissza Ni. Azt hittem, ez nem egy nagy teljesítményű anyag. De kipróbáltuk az átlátszóbb buborékfóliát nagyobb buborékokkal a nagyobb légbefogó hatás érdekében, és kiderült, hogy működik. Most ennek a buborékfóliának köszönhetően nincs szükségünk tükrökre, hogy koncentráljuk a napot.
Míg a prototípus a beérkező napfénynek mindössze 20 százalékát alakította gőzzé, a kutatók más anyagok, köztük a különböző konfigurációjú buborékfóliák feltárását tervezik, hogy javítsák az alacsony költségű eszköz teljesítményét.
