Nowy materiał ma wiele zalet. Jest m.in. odporny na promieniowanie UV
Piotr Mazurkiewicz
Zespół badawczy z Koreańskiego Instytutu Nauki i Technologii (KIST) opracował materiał ogniotrwały termicznie, który zachowuje swoje właściwości nawet w temperaturach 1000°C i przy silnym promieniowaniu ultrafioletowym. Może być stosowany w różnych zastosowaniach, od systemów kosmicznych po systemy fotowoltaiczne. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Advanced Science.
Przełom był możliwy dzięki wykorzystaniu promieniowania cieplnego, czyli typu elektromagnetycznego emitowanego przez materię, której temperatura jest wyższa od zera absolutnego.
Ochroni przed promieniowaniem
Promieniowanie powstaje w wyniku ciepła wytwarzanego podczas ruchu ładunków w materiale i jest uwalniane w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Naukowcy pracowali nad wykorzystaniem tego promieniowania jako źródła energii. Ciepło z obiektów takich jak elektrownie cieplne i obiekty przemysłowe można ponownie wykorzystać do ogrzewania, chłodzenia, a nawet produkcji energii, jeśli dostępne są odpowiednie materiały ogniotrwałe.
W ramach prób wycofywania paliw kopalnych w różnych częściach świata realizowane są zakrojone na szeroką skalę projekty wytwarzania energii z wykorzystaniem światła słonecznego. Jednakże widmo promieniowania słonecznego, które dociera do Ziemi, ale pozostaje niewykorzystane, to kolejny zasób odnawialny. Chcą z niego skorzystać naukowcy.
– Jako alternatywa dla odnawialnej energii słonecznej i wiatrowej, której produkcja energii elektrycznej zmienia się w zależności od pogody, coraz większą uwagę przyciąga przyjazna dla środowiska technologia termoelektryczna, która do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystuje energię promieniowania emitowaną przez Słońce i środowiska o wysokiej temperaturze – mówi cytowany w komunikacie Jongbum Kim, starszy badacz w KIST, pod którego przewodnictwem zespół opracował nowy materiał termoogniotrwały.
Wykorzystanie w energetyce
Zazwyczaj jako ogniotrwałe materiały przewodzące stosowano materiały takie jak wolfram, nikiel i azotek tytanu. Jednakże materiały te łatwo ulegają utlenieniu w wyższych temperaturach. Koreańscy naukowcy opracowali taki, który sobie z tym radzi. Jak wynika z komunikatu prasowego, badacze wykorzystali techniki osadzania za pomocą impulsowego lasera do wytworzenia tlenku cynianu baru domieszkowanego lantanem w cienkiej warstwie w skali nano. Materiał zachowuje swoje właściwości nawet pod wpływem temperatur do 1000 stopni Celsjusza i intensywnego światła ultrafioletowego o natężeniu 9 MW/cm2. Zespół badawczy wyprodukował także emiter ciepła w paśmie podczerwieni i stwierdził, że materiał jest stabilny, gdy jest stosowany w postaci wielowarstwowej lub cienkiej folii.
Otwiera to możliwość wykorzystania go do wytwarzania energii termofotowoltaicznej. Co ciekawe, materiał umożliwia przenoszenie promieniowania cieplnego do ogniw fotowoltaicznych bez pośrednika, zapobiegając w ten sposób jego utlenianiu w kontakcie z powietrzem.
– LBSO przyczyni się do rozwiązania problemu zmian klimatycznych i kryzysu energetycznego poprzez przyspieszenie komercjalizacji wytwarzania energii termoelektrycznej – dodał Kim. Naukowcy są przekonani, że LBSO znajdzie zastosowania wykraczające poza wytwarzanie energii i recykling ciepła odpadowego z urządzeń przemysłowych. Ponieważ jest odporny na działanie promieni UV, materiał może również zarządzać ciepłem wytwarzanym przez absorpcję lub wystawienie na działanie silnego światła słonecznego. Zwykle ma to miejsce w ekstremalnych środowiskach i może pomóc w opracowywaniu zastosowań w obszarach lotnictwa i przestrzeni kosmicznej.
