Ulepszona nanotechnologia pozwalająca na wykorzystanie energii słonecznej
Rozwój technologii zrównoważonej produkcji energii słonecznej jest coraz ważniejszy, aby zabezpieczyć naszą przyszłość energetyczną. Ze względu na szybko kurczące się zasoby paliw kopalnych i rosnące obawy związane z globalnym ociepleniem, zrównoważone technologie wykorzystujące energię odnawialną, na przykład energię słoneczną, muszą zaspokoić potrzeby energetyczne. Celem finansowanego ze środków UE projektu NANODAOHP (Nanoparticle based direct absorption oscillating heat pipes for solar thermal systems) było zminimalizowanie ograniczeń związanych z technologią kolektorów słonecznych dzięki wykorzystaniu nanotechnologii i metod zmiany fazy. Naukowcy systematycznie rozwiązywali problemy związane z wydajnością prototypu: od opracowania właściwej nanocieczy umożliwiającej bezpośrednią absorpcję do stworzenia oscylujących rurek cieplnych (ang. oscillating heat pipes). Zastosowanie nanocząstek o bezpośredniej absorpcji umożliwiło naukowcom zlikwidowanie ograniczenia związanego z powierzchniowym przekazywaniem ciepła w celu absorpcji energii słonecznej bezpośrednio przez nośnik ciepła (płyn). Naukowcy z NANODAOHP postanowili wykorzystać nanocząstki złota (Au), srebra i miedzi (Cu) o bezpośredniej absorpcji. Wybrali te materiały ze względu na silny lokalny efekt rezonansu plazmonicznego. Naukowcy wykorzystali również oscylujące pęcherzyki pary (w oscylujących rurkach cieplnych), które, zamiast pomp, powodowały poruszanie się cieczy. Zespół przeprowadził badanie, aby sprostać wyzwaniom związanym z tą nową koncepcją: od stworzenia nanocieczy po zapewnienie odpowiedniego działania tej cieczy w oscylujących rurkach cieplnych. Naukowcy zauważyli, że skuteczność absorpcji można znacząco zwiększyć poprzez zastosowanie hybrydowych nanocieczy, takich jak Au-Cu. Odkryli, że hybrydowa nanociecz Au-Cu wzmacnia proces zamiany energii słonecznej na energię cieplną (konwersję fototermiczną) w zakresie światła widzialnego. Dzięki wykorzystaniu skoncentrowanego promieniowania słonecznego naukowcy z NANODAOHP zaobserwowali silne zjawisko odparowywania, co jest korzystne dla rozruchu i stabilnej pracy oscylacyjnej rurki cieplnej. W ramach projektu NANODAOHP wyprodukowano metalowe i przezroczyste oscylujące rurki cieplne i zauważono, że skuteczność nowego systemu w dużym stopniu zależy od typu, morfologii i stężeń nanocząsteczek. Dzięki projektowi podpisano kilka potencjalnie długoterminowych umów współpracy między Chinami i Europą. Umożliwią one przekazywanie istotnej wiedzy do Europy, szczególnie w dziedzinie systemów rurek cieplnych.
