Специалисты из Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН изучили наножидкости на основе углеродных наночастиц для применения в солнечных коллекторах. Именно такие наножидкости являются наиболее подходящими материалами: они обладают способностью поглощения солнечного света, а также высокой теплопроводностью. Теперь получать необходимую энергию станет намного проще, а сам процесс будет эффективнее.
В наше время многие страны активно переходят на возобновляемые источники энергии, в том числе на солнечную энергию. В частности, используют солнечные коллекторы. В них тепло поглощается и преобразовывается в энергию от нагретой поверхности. Однако такой метод — не самый эффективный. Наножидкости должны решить задачу новым способом. За счет равномерно распределенных наночастиц они должны поглощать солнечное излучение во всем спектральном диапазоне и быть стабильными по своим свойствам, то есть не допускать образования агломератов и выпадения осадка. Исследования показали, что не каждая наножидкость имеет все перечисленные параметры. Ученым из Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН экспериментальным методом удалось получить необходимую субстанцию на основе углеродных наноматериалов. Эксперимент показал, что различные углеродные материалы, например сферические наночастицы, углеродные нанотрубки и графеновые хлопья, хорошо поглощают свет. Однако лидерами по эффективности стали сферические углеродные наночастицы.
«Углеродные материалы не смачиваются жидкостями, и их стабилизация в наножидкостях — непростая задача. Ее решение позволит одновременно использовать преимущества углеродных материалов и жидкостей. Однако углеродные наноматериалы с определенной структурой очень хорошо поглощают свет и преобразуют его в тепло. Эти материалы имеют особое строение, при котором свет захватывается электронами в гексагональных кольцах атомов углерода», — объяснила научный сотрудник ИТ СО РАН, кандидат физико-математических наук Марина Морозова.
Ученые рассказали, что работают над новыми типами наножидкостей, которые могут пропускать свет в спектральном диапазоне для фотовольтаики и поглощать энергию света в остальном диапазоне, тем самым повышая эффективность в фотоэлектрических тепловых коллекторах или PV/T-коллекторах. Это гибридные солнечные коллекторы, в которых сочетаются как фотоэлектрические солнечные элементы (часто расположенные в солнечных панелях), так и солнечные тепловые коллекторы. Они также изучают наноматериалы и с другими частицами, востребованными в разных технологических направлениях.
«Наножидкости могут использоваться и в других сферах. Например, в охлаждающих системах микроэлектроники, электрохимических системах накопления электроэнергии, обработке текстильных материалов, биологии, медицине и прочем. В будущем знания о наножидкостях будут расширяться, привнося с собой всё новые материалы и технологии», — рассказал старший научный сотрудник ИТ СО РАН, кандидат физико-математических наук Алексей Зайковский.
Фото: valex113 / ru.123rf.com
