Pesquisadores desenvolvem material épsilon quase zero controlável por radiação térmica que pode suportar ambientes extremos


Desenvolvimento de material épsilon quase zero controlável por radiação térmica que pode suportar ambientes extremos

Este diagrama ilustra os efeitos da aplicação do emissor térmico LBSO à tecnologia TPV. No caso de um corpo negro típico, quando absorve calor, emite energia radiante numa faixa de comprimento de onda muito ampla. No entanto, isso resulta na emissão de energia de radiação em comprimentos de onda que não podem ser utilizados pelas células TPV, levando à redução da eficiência. Ao aplicar emissores térmicos LBSO, ele pode emitir calor seletivamente na faixa de comprimento de onda onde as células TPV têm a maior eficiência, aumentando a eficiência geral de geração de energia. Crédito: Ciência Avançada (2023). DOI: 10.1002/advs.202302410

A radiação térmica é a radiação eletromagnética emitida por todos os objetos com temperatura e, de forma mais representativa, existe o espectro de radiação solar que entra na Terra e causa o efeito estufa.

Controlar e utilizar a energia da radiação térmica emitida pela energia solar, geração de energia térmica e calor residual em instalações industriais pode reduzir o custo da produção de eletricidade. Portanto, o interesse na tecnologia de controle do espectro de radiação está aumentando em áreas como resfriamento, dissipação de calor e produção de energia.

Até agora, a tecnologia de controle do espectro de radiação tem sido usada principalmente em condições ambientais gerais, mas recentemente são necessários materiais que possam suportar ambientes extremos, como espaço, aviação e sistema TPV.

Uma equipe liderada pelo pesquisador sênior Jongbum Kim, do Centro de Pesquisa Nanofotônica, desenvolveu um material refratário para controlar o espectro de radiação térmica que mantém propriedades ópticas mesmo em altas temperaturas de 1.000°C na atmosfera do ar e forte iluminação ultravioleta. O estudo é publicado em Ciência Avançada.

A equipe fabricou óxido de estanato de bário dopado com lantânio (“LBSO”) como um filme fino em nanoescala sem tensão de rede por deposição de laser pulsado. Ao contrário dos materiais condutores refratários convencionais, como tungstênio, níquel e nitreto de titânio, que são facilmente oxidados em altas temperaturas, o material LBSO manteve seu desempenho mesmo quando exposto a altas temperaturas de 1.000°C e luz ultravioleta intensa de 9 MW/cm2.

Os pesquisadores então fabricaram um emissor térmico baseado em uma estrutura multicamadas com alta seletividade espectral na banda infravermelha usando LBSO, e descobriram que a estrutura multicamadas era estável ao calor e à luz como acontece com o filme fino de camada única, confirmando sua aplicabilidade à geração de energia TPV. tecnologia. O material LBSO permite que a radiação térmica seja transferida para a célula fotovoltaica sem quaisquer métodos adicionais para evitar que ela oxide em contato com o ar.

“Como alternativa à energia renovável solar e eólica, cuja produção de eletricidade varia dependendo do clima, a tecnologia de geração de energia termoelétrica ecologicamente correta que utiliza energia radiante emitida pelo sol e ambientes de alta temperatura para gerar eletricidade está ganhando atenção”, disse KIST. pesquisador sênior Jongbum Kim. “O LBSO contribuirá para enfrentar as alterações climáticas e a crise energética, acelerando a comercialização da geração de energia termelétrica.”

Os investigadores esperam que o LBSO possa ser aplicado não só à tecnologia de geração de energia termoelétrica e à reciclagem de calor residual de equipamentos industriais, mas também à tecnologia de gestão do calor gerado pela exposição e absorção de luz solar forte em ambientes extremos, como o espaço e a aviação, bem como é altamente resistente à exposição UV.

Mais Informações:
Hyebi Kim et al, Estanato de bário dopado com perovskita e lantânio: um material refratário de índice próximo a zero para sistemas de coleta de energia em alta temperatura, Ciência Avançada (2023). DOI: 10.1002/advs.202302410

Fornecido pelo Conselho Nacional de Pesquisa de Ciência e Tecnologia

Citação: Pesquisadores desenvolvem material épsilon quase zero controlável por radiação térmica que pode suportar ambientes extremos (2024, 5 de fevereiro) recuperado em 5 de fevereiro de 2024 em https://phys.org/news/2024-02-thermal-epsilon-material-extreme- ambientes.html

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