Energía y medio ambiente

Generador de vapor solar - ¡Usando plástico de burbujas!

Generador de vapor solar - ¡Usando plástico de burbujas!

Cuando miras el plástico de burbujas, ¿qué ves? ¿Varios minutos perdidos de satisfactorio popping? En combinación con un material poroso inteligente, este artículo de uso diario puede generar vapor a partir de la luz solar ambiental.

[Fuente de imagen:MIT - Jeremy Cho]

Llamado generador de vapor solar, un nuevo dispositivo es capaz de convertir el 20% de la luz solar disponible en vapor. La capacidad de convertir la luz solar ambiental en condiciones nubladas en energía calorífica utilizable es un avance emocionante gracias a la colaboración de equipos de investigación del MIT y el Instituto Masdar.

Este diseño utiliza un material similar a una esponja desarrollado por el equipo en 2014: una estructura porosa de escamas de grafito y espuma de carbono. Se encontró que el material de grafito se calentaba en puntos localizados, atrayendo y evaporando agua en los poros de la estructura.

Usando un absorbente espectralmente selectivo, como el que se usa en los calentadores de agua solares, los investigadores pudieron absorber solo radiación electromagnética visible, sin pérdidas debidas a la radiación infrarroja. Al recubrir una hoja de cobre con el absorbente se obtuvo un material que absorbe la luz solar eficazmente, que transfiere la energía térmica a la espuma. Sin embargo, si bien el absorbedor espectralmente selectivo manejó bien las pérdidas de radiación, el equipo registró pérdidas de calor por convección de la superficie.

En la búsqueda de una solución al problema de la convección, uno de los investigadores principales se inspiró en un origen novedoso: el proyecto de la feria de ciencias de su hija. El diseño del invernadero que construyó comprendía materiales básicos, incluido el plástico de burbujas. Su padre, el profesor Gang Chen del MIT, dijo: '¡Pudo calentarlo a 160 grados Fahrenheit, en invierno! Fue muy efectivo '.

Al permitir el paso de la luz solar, el aire atrapado dentro de las burbujas de los materiales aísla contra las pérdidas de calor por convección.

“Al principio era muy escéptico con la idea”, dijo el investigador principal, el estudiante de posgrado George Ni. 'Pensé que no era un material de alto rendimiento. Pero probamos el plástico de burbujas más transparente con burbujas más grandes para lograr un mayor efecto de atrapamiento de aire, y resulta que funciona. Ahora, gracias a este plástico de burbujas, no necesitamos espejos para concentrar el sol '.

[Fuente de imagen:MIT - George Ni]

El uso de materiales baratos y de fácil acceso abre más posibilidades para aplicaciones prácticas de la tecnología. El profesor Tao Deng de la Universidad Jiao Tong de Shanghai comentó sobre la investigación del equipo MIT-Masdar:

“Este dispositivo ofrece un paradigma de diseño totalmente nuevo para la generación de vapor solar. Elimina la necesidad del costoso concentrador óptico, que es una ventaja clave para reducir el costo del sistema de generación de vapor solar. Ciertamente, el uso inteligente del plástico de burbujas y el absorbedor selectivo disponible comercialmente también ayuda a suprimir la pérdida de calor por convección y radiación, las cuales no solo mejoran la eficiencia de la captación solar sino que también reducen aún más el costo del sistema.

Los investigadores Chen y Ni ven su diseño como una alternativa económica a las tecnologías a gran escala utilizadas en la desalinización y el tratamiento de aguas residuales. Si bien los dispositivos de concentración óptica tradicionales tienen una vida relativamente larga (10 a 20 años), son costosos en términos de materiales y mantenimiento. Este generador de vapor solar solo funcionaría una décima parte de ese tiempo.

"Aun así, el costo es bastante competitivo", dijo Ni. 'Es un enfoque diferente, donde antes, la gente estaba haciendo [absorbedores solares] de alta tecnología y a largo plazo. Estamos trabajando con baja tecnología y a corto plazo '.

El profesor asistente TieJun Zhang del Instituto Masdar dijo: “Lo que nos fascina es la idea innovadora detrás de este dispositivo económico, donde hemos diseñado creativamente este dispositivo basado en la comprensión básica de la capilaridad y la radiación solar térmica. Mientras tanto, estamos entusiasmados de seguir investigando la complicada física de la generación de vapor solar y descubrir nuevos conocimientos para la comunidad científica ”.

El equipo publicó recientemente sus hallazgos en Nature Energy,

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Vía:MIT

Escrito por Jody Binns

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