NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG

Nghiên cứu vật liệu hấp thụ nhiệt năng hiệu quả hơn Graphene

10/05/2022 - 03:26 CH

Giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu không chỉ đòi hỏi những nỗ lực về năng lượng tái tạo mà còn phải tối ưu các công nghệ hiện có. Hiện này, các kỹ sư đang nghiên cứu sử dụng muội than từ khí thải để cải thiện các thiết bị nhiệt năng mặt trời, giúp việc sản xuất các tấm quang năng rẻ hơn mà còn hiệu quả hơn so với sử dụng các vật liệu như graphene.

Hấp thụ năng lượng từ Mặt trời bằng các tấm quang điện tạo ra nguồn năng lượng sạch và bền vững đối với môi trường. Các vật liệu tốt nhất để hấp thụ nhiệt này có màu tối, vì vậy quá trình sản xuất thường được sử dụng các loại vật liệu như graphene hoặc ống nano carbon - loại được sử dụng để tạo ra một số vật liệu đen nhất trên Trái đất.

Việc sản xuất số lượng lớn các vật liệu carbon rất khó khăn và tốn kém. Vì vậy, đối với nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Đại học Houston và Đại học Indígena de Michoacán (UIIM) ở Mexico đã thử nghiệm với một dạng cacbon phổ biến hơn nhiều - bồ hóng.

Là sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy các vật liệu như than, gỗ và nhiên liệu hydrocacbon, bồ hóng là một dạng cacbon vô định hình, không tinh khiết, tàn phá môi trường và sức khỏe con người. Thu thập nó từ điểm phát thải có thể làm giảm những tác động tiêu cực này và sử dụng nó để cải thiện công nghệ năng lượng tái tạo giúp giảm thiểu khí thải và cắt giảm chi phí sản xuất.

Francisco Robles-Hernández, giám đốc chường trình nghiên cứu cho biết: “Không tốn năng lượng cũng như chi phí để tạo ra muội than vì nó là một sản phẩm phụ dồi dào và có thể thu hoạch được thông qua quá trình sản xuất thông thường với chi phí gần như bằng 0, đây là loại vật liệu lý tưởng cho việc tối ưu công nghệ pin mặt trời.”

Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một nguyên mẫu pin năng lượng mặt trời. Thiết bị bao gồm một đĩa được nhân đôi phản chiếu và tập trung ánh sáng mặt trời vào tâm của nó, nơi có một thùng chứa. Thùng chứa này được phủ một lớp keo hấp thụ năng lượng mặt trời màu đen được làm bằng bồ hóng và các dạng carbon khác, như graphene, ống nano và fullerene, để so sánh xem loại vật liệu nào hấp thụ tốt nhất.

Thông qua quá trình thử nghiệm, bồ hóng vượt trội hơn các loại vật liệu còn lại. Khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời của nó cao hơn 96% so với các sản phẩm thương mại, độ phát xạ ánh sáng của nó cao hơn 85% và rẻ hơn 15 lần. So với các dạng cacbon nguyên sinh như graphene, lớp phủ bồ hóng rẻ hơn tới 1.000 lần.

Các nhà nghiên cứu nói rằng vật liệu hấp thụ nhiệt dựa trên bồ hóng có thể được sử dụng cho công nghệ pin năng lượng mặt trời, công nghệ sưởi ấm cho đường ống nước, máy lọc nước và quy trình sấy khô công nghiệp.

VLXD.org (TH/ New Atlas)