Открыта сверхэффективная технология преобразования солнечной энергии... в пар

20 ноября 2012 г., 14:55

В лаборатории нанофотоники (Laboratory for Nanophotonics, LANP) университета Райса найден способ, используя наночастицы, преобразовывать солнечную энергию непосредственно в водяной пар.

Подробности исследования опубликованы в журнале ACS Nano. Общий КПД преобразования энергии составил 24%, что превосходит эффективность фотоэлектрических солнечных батарей, обычно достигающую лишь 15%. Ученые считают, что данный метод возможно усовершенствовать, еще более повысив выход энергии.

Так называемый солнечный пар генерируется поглощающими свет наночастицами: погруженные в воду они, при освещении солнечными лучами практически мгновенно разогреваются и испаряют воду вокруг себя.

Применяемые частицы очень малы, благодаря чему обладают чрезвычайно малой поверхностью для рассеивания тепла. Интенсивный нагрев позволяет генерировать пар локально, прямо на поверхности частицы.

Общая идея нагрева воды в наномасштабе, по словам руководителя проекта, директора LANP Наоми Халас (Naomi Halas), противоречит интуиции. Для демонстрации этого тестовая пробирка, содержащая наночастицы, погружалась в резервуар с колотым льдом, что не мешало получать пар при ее освещении.

Пар является одним из наиболее широко применяемых в промышленности рабочих тел. Около 90% электричества получают с помощью пара, им чистят одежду, на нем готовят пищу. Нанотехнология предлагает гораздо более экономичный путь его получения, чем кипячение воды в бойлерах.

В университете уже создан основанный на новом принципе прототип автоклава для стерилизации медицинские инструментов. Подобные устройства, способные функционировать в отсутствии электроэнергии, будут предназначаться в первую очередь для развивающихся стран.

Другая перспективная область применения — гибридные системы нагрева и кондиционирования воздуха, работающие от солнечной энергии днем и от электричества ночью. Выполненные в лаборатории эксперименты по выпариванию пресной воды продемонстрировали также, что солнечный пар примерно в 2,5 раза эффективнее современных дистилляционных колонн.