Επανάσταση στις ηλιακές γεννήτριες: νέο μέταλλο πολλαπλασιάζει την απόδοση 15 φορές
Επιστήμονες παρουσίασαν το «μαύρο μέταλλο» που αλλάζει τα δεδομένα στην ηλιακή ενέργεια.
Η ηλιακή ενέργεια είναι μια από τις πιο καθαρές και βιώσιμες μορφές ενέργειας, ωστόσο η τεχνολογία που βασίζεται στη μετατροπή θερμότητας σε ρεύμα έχει παραμείνει για χρόνια στάσιμη. Οι λεγόμενες θερμοηλεκτρικές γεννήτριες αξιοποιούν τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο επιφανειών για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια , αλλά μέχρι σήμερα το αποτέλεσμα δεν ξεπερνούσε το 1% της ενέργειας του ήλιου που έφτανε στην επιφάνειά τους. Μια νέα έρευνα που δημοσιεύεται στο περιοδικό Light: Science and Applications δείχνει ότι αυτή η εικόνα μπορεί να αλλάξει ριζικά.
Το μυστικό του «μαύρου μετάλλου»
Όπως διαβάζουμε στο Live Science, το κλειδί βρίσκεται σε ένα πρωτοποριακό υλικό που οι επιστήμονες αποκαλούν «μαύρο μέταλλο». Η δημιουργία του επιτυγχάνεται με ακτίνες λέιζερ που χαράζουν μικροσκοπικά αυλάκια στην επιφάνεια του μετάλλου, δίνοντάς του έντονο μαύρο χρώμα και ικανότητα να απορροφά και να συγκρατεί πολύ περισσότερη θερμότητα από το φυσιολογικό. Οι ερευνητές δοκίμασαν αυτήν την τεχνική σε βολφράμιο, ένα υλικό που χρησιμοποιείται συχνά σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, και παρατήρησαν θεαματική βελτίωση στην απόδοση των γεννητριών.
Δοκιμές με εντυπωσιακά αποτελέσματα
Η διαδικασία δεν περιορίζεται μόνο στην πλευρά που απορροφά τη θερμότητα. Οι επιστήμονες εφάρμοσαν την ίδια τεχνική και στο «κρύο» μέρος της συσκευής, χρησιμοποιώντας αλουμίνιο. Με τα ειδικά αποτυπώματα του λέιζερ στην επιφάνειά του, το αλουμίνιο λειτούργησε ως ένας εξαιρετικά αποδοτικός μηχανισμός απαγωγής θερμότητας, σχεδόν διπλάσιος σε αποτελεσματικότητα από τις κλασικές μεταλλικές ψύκτρες (διατάξεις ψύξης). Ο συνδυασμός καλύτερης απορρόφησης στη θερμή πλευρά και αποδοτικότερης ψύξης στην ψυχρή πλευρά οδήγησε σε αύξηση της απόδοσης κατά 15 φορές.
Για να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσματα, οι ερευνητές κατασκεύασαν μια μικρή συσκευή και τη δοκίμασαν υπό συνθήκες τεχνητού ηλιακού φωτός. Οι συμβατικές γεννήτριες δεν κατάφερναν καν να ανάψουν ένα απλό LED, ακόμη κι όταν εκτίθεντο σε φως δέκα φορές ισχυρότερο από αυτό του ήλιου. Αντίθετα, το πείραμα με το μαύρο μέταλλο πέτυχε να φωτίσει το ίδιο LED σε πλήρη ένταση με φως μόλις πέντε φορές ισχυρότερο, δείχνοντας την πραγματική δυναμική της μεθόδου.
Παρόλο που η νέα τεχνολογία δεν προορίζεται να αντικαταστήσει τα φωτοβολταϊκά πάρκα που τροφοδοτούν ολόκληρα δίκτυα, θα μπορούσε να βρει πρακτικές εφαρμογές σε μικρές συσκευές που χρειάζονται λίγη αλλά σταθερή ενέργεια. Φορητά gadgets, αισθητήρες συσκευών ή ακόμη και ενεργειακά αυτόνομες λύσεις για απομονωμένες περιοχές είναι μερικά από τα πιθανά πεδία εφαρμογής.
Προοπτικές και επόμενα βήματα
Η νέα προσέγγιση δείχνει ότι η λύση μπορεί να έρθει όχι από την «καρδιά» του συστήματος αλλά από τα δύο του άκρα: την καλύτερη παγίδευση θερμότητας στη ζεστή πλευρά και την αποτελεσματικότερη ψύξη στην κρύα. Έτσι, χωρίς να αλλάξουν οι βασικές αρχές λειτουργίας της γεννήτριας, η απόδοση απογειώθηκε. Αν και μένει να αποδειχθεί πόσο εύκολα μπορεί να βιομηχανοποιηθεί και σε ποιο βαθμό θα αντέξει στη φθορά του χρόνου, η προοπτική είναι εντυπωσιακή.
