Углеродная губка — рекордсмен по преобразованию солнечной энергии в пар

Новый недорогой материал, о создании которого сообщил в журнале Nature Communications сотрудник MIT Хади Гасеми (Hadi Ghasemi), преобразует солнечный свет в водяной пар с удивительной эффективностью: КПД составляет 85%.

Он представляет собой тонкий двухслойный диск. Нижний слой состоит из губчатой углеродной пены и выполняет функции флотационного устройства и теплоизолятора, препятствующего нагреву солнцем расположенного под ним резервуара с водой. Сверху находится активный слой из хлопьев графита, отслоенных в микроволновой печи.

При падении солнечных лучей на графит в нем создаются горячие точки, где вода, поступающая под действием капиллярного эффекта сквозь систему соединяющихся пор в углеродной пене, превращается в пар.

Эффективность преобразования энергии зависит от интенсивности света, максимальный эффект достигается при 10 кВт на квадратный метр, это соответствует 10-кратной концентрации в солнечный день.

В современных паро-солнечных установках, основанных на нагреве больших объемов воды, концентрация света осуществляется огромными системами зеркал или линзами Френеля и достигает 1000 крат. Уменьшение ее на два порядка должно обеспечить солидный выигрыш в себестоимости получения электроэнергии.

Именно с такой перспективой связывают самые большие ожидания авторы, хотя дешевая генерации пара сама по себе позволит революционизировать некоторые технологии, например, опреснение морской воды (при условии, что удастся решить проблему удаления накипи).

Они подчеркивают, что измеренный экспериментально кпд преобразования в 85% не является наивысшим возможным. При помощи других комбинаций материалов, например, графена вместо графита, имеются реальные шансы его значительно улучшить.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365