Lớp phủ tiên tiến thúc đẩy khả năng cạnh tranh của năng lượng nhiệt mặt trời
bởi Đại học Umea
Nguồn: Absolicon
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Umeå đã phát triển lớp phủ bền vững mới giúp cải thiện hiệu suất của bộ thu nhiệt mặt trời—củng cố vị thế của nhiệt mặt trời như một nguồn năng lượng thông minh về khí hậu. Sử dụng vật liệu nano và phương pháp sản xuất đơn giản, công nghệ này có thể trở nên hiệu quả hơn và dễ tiếp cận hơn.
"Nhiệt mặt trời có tiềm năng to lớn để đóng góp vào quá trình chuyển đổi xanh, đặc biệt là nguồn nhiệt trong quy trình công nghiệp. Nhưng công nghệ này cần phải trở nên cạnh tranh hơn nữa để có được sức hút rộng rãi hơn", Erik Zäll, nghiên cứu sinh tiến sĩ ngành vật lý thực nghiệm tại Trường Tiến sĩ Công nghiệp thuộc Đại học Umeå cho biết.
Trong luận án tiến sĩ của mình, ông chứng minh cách lớp phủ quang học—lớp màng mỏng kiểm soát cách ánh sáng tương tác với bề mặt—có thể được điều chỉnh để cải thiện cả hiệu quả và độ bền. Công trình của ông tập trung vào hai thành phần chính của bộ thu nhiệt mặt trời: lớp kính phủ cho phép ánh sáng mặt trời đi vào và bộ thu hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi thành nhiệt.
Đối với kính, Zäll đã phát triển một lớp phủ chống phản xạ làm bằng silica với các lỗ nhỏ, được sắp xếp theo hình lục giác. Bằng cách điều chỉnh kích thước và hình dạng của các lỗ, cũng như độ dày của lớp phủ, ông đã thành công trong việc tăng ánh sáng truyền qua kính. Đồng thời, khả năng chống trầy xước, bụi bẩn và độ ẩm của lớp phủ được cải thiện - những yếu tố nếu không sẽ làm giảm hiệu suất theo thời gian.
Đối với bộ thu, luận án đưa ra hai giải pháp. Một là lớp phủ coban-crom mạ điện hấp thụ ánh sáng nhờ cấu trúc bề mặt của nó. Nó được sản xuất bằng một loại crom thân thiện với môi trường hơn nhiều so với những loại đã sử dụng trước đây. Giải pháp thứ hai là một màng tổng hợp làm từ ống nano carbon và silica, được phun phủ trên thép không gỉ ủ bằng công nghệ siêu âm. Quá trình xử lý nhiệt của thép tạo ra một lớp oxit mỏng giúp cải thiện cả tính chất quang học và khả năng chịu nhiệt.
Cả hai lớp phủ đều hấp thụ hầu hết ánh sáng mặt trời trong khi phát ra rất ít bức xạ nhiệt. Chúng có thể được sản xuất bằng các phương pháp thân thiện với môi trường, chi phí thấp phù hợp cho sản xuất quy mô lớn.
Nghiên cứu đã được thực hiện với sự hợp tác chặt chẽ với công ty năng lượng mặt trời Absolicon Solar Collector của Thụy Điển và được điều chỉnh trực tiếp theo công nghệ thu nhiệt của họ. Các kết quả đã dẫn đến hai đơn xin cấp bằng sáng chế và cuối cùng có thể dẫn đến các bộ thu nhiệt mặt trời hiệu quả hơn, thúc đẩy khả năng cạnh tranh của Absolicon trên thị trường nhiệt mặt trời toàn cầu.
"Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy có thể kết hợp tính bền vững, hiệu quả về chi phí và hiệu suất cao trong lớp phủ quang học - chìa khóa để biến nhiệt mặt trời thành một giải pháp thay thế khả thi cho nhiên liệu hóa thạch trên quy mô lớn hơn", Zäll cho biết.
Thông tin thêm: Sưởi ấm tương lai bền vững: lớp phủ quang học cho bộ thu nhiệt mặt trời
Do Đại học Umea cung cấp
