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Nanoparticle based direct absorption oscillating heat pipes for solar thermal systems

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Miglioramento nanotecnologico per l’energia solare

Il settore dell’energia solare deve migliorare l’efficienza e l’innovazione nella generazione di energia elettrica, per mantenere la propria rilevanza. I ricercatori hanno sviluppato miglioramenti per i sistemi di generazione dell’energia solare utilizzando nanotecnologie e tubi termovettori all’avanguardia.

Energia
Ricerca di base

Lo sviluppo di tecnologie sostenibili per l’energia solare è sempre più importante al fine di garantire il nostro futuro energetico. Con la rapida diminuzione dei combustibili fossili e le crescenti preoccupazioni in ambito di riscaldamento globale, le tecnologie energetiche sostenibili e rinnovabili come quella solare necessitano di intensificare la propria produzione per soddisfare le esigenze energetiche. L’iniziativa NANODAOHP (Nanoparticle based direct absorption oscillating heat pipes for solar thermal systems), finanziata dall’UE, ha lavorato per risolvere le limitazioni della tecnologia termale solare utilizzando la nanotecnologia e approcci di cambiamento di fase. I ricercatori hanno affrontato sfide di efficienza in modo sistematico associate al prototipo, a partire da un’adeguata formulazione di assorbimento diretto del nanofluido, alle prestazioni dei tubi termovettori con calore oscillante. Con questa innovativa tecnologia, i ricercatori hanno utilizzato nanoparticelle con assorbimento diretto al fine di superare la limitazione del trasferimento termico controllato a livello superficiale per assorbire l’energia solare direttamente nel fluido portante. Il progetto NANODAOHP ha scelto oro (Au), argento (Ag) e rame (Cu) per il diretto assorbimento delle nanoparticelle riguardo a tale applicazione. Sono stati scelti questi materiali a causa del loro forte effetto di risonanza plasmonica superficiale. I ricercatori hanno inoltre utilizzato bolle di vapore oscillanti (in tubi termovettori con calore oscillante) per guidare i fluidi anziché le pompe. Il team di ricerca ha condotto uno studio per affrontare i problemi associati a questo nuovo concetto, dalla formulazione diretta del nanofluido alle sue prestazioni nel tubo termovettore con calore oscillante. I ricercatori hanno osservato che l’efficienza di assorbimento può essere sostanzialmente aumentata utilizzando nanofluidi ibridi come Au-Cu. Essi hanno scoperto che il nanofluido ibrido Au-Cu ha migliorato la conversione fototermica solare attraverso lo spettro visibile della luce. Tramite la radiazione solare concentrata, il progetto NANODAOHP ha osservato un forte fenomeno di evaporazione del vapore, il che è vantaggioso per l’avvio e il funzionamento costante di un tubo termovettore con calore oscillante. Il progetto ha fabbricato tubi termovettori in metallo e trasparenti ed è stato rilevato che le prestazioni del nuovo sistema dipendono fortemente da aspetti quali tipo di nanoparticelle, morfologia e concentrazioni. Attraverso questi risultati, sono stati stabiliti diverse potenziali collaborazioni a lungo termine tra la Cina e l’Europa. Queste permetteranno il trasferimento di conoscenze significative in Europa, in particolare nel campo dei sistemi di tubazioni con calore oscillante.

Parole chiave

Energia solare, NANODAOHP, assorbimento diretto, tubi termovettori oscillante, formulazione di nanofluido

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