科學(xué)家利用太陽(yáng)能代替化石燃料產(chǎn)生超過(guò) 1,000°C 的熱量
瑞士的研究人員希望利用太陽(yáng)的熱量,而不是燃燒化石燃料來(lái)冶煉鋼鐵和煮水泥。這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究于 5 月 15 日發(fā)表在《Device》雜志上,使用合成石英在超過(guò) 1,000°C (1,832°F) 的溫度下捕獲太陽(yáng)能,展示了該方法在為碳密集型行業(yè)提供清潔能源方面的潛在作用。
“為了應(yīng)對(duì)氣候變化,我們需要總體上實(shí)現(xiàn)能源脫碳,”瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的通訊作者埃米利亞諾·卡薩蒂說(shuō)。 “人們往往只將電視為能源,但事實(shí)上,大約一半的能源是以熱的形式使用的。”
玻璃、鋼鐵、水泥和陶瓷是現(xiàn)代文明的核心,對(duì)于建造從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)到摩天大樓的一切都至關(guān)重要。然而,制造這些材料需要超過(guò) 1,000°C 的溫度,并且嚴(yán)重依賴燃燒化石燃料來(lái)獲取熱量。
這些行業(yè)約占全球能源消耗的25%。研究人員探索了一種使用太陽(yáng)能接收器的清潔能源替代方案,該接收器通過(guò)數(shù)千個(gè)太陽(yáng)跟蹤鏡聚集并產(chǎn)生熱量。然而,該技術(shù)在 1000°C 以上的溫度下難以有效傳輸太陽(yáng)能。
為了提高太陽(yáng)能接收器的效率,卡薩蒂轉(zhuǎn)向使用石英等半透明材料,這種材料可以捕獲陽(yáng)光,這種現(xiàn)象稱為熱阱效應(yīng)。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)將合成石英棒連接到不透明硅盤(pán)上作為能量吸收器,制作了一種熱捕獲裝置。
當(dāng)他們將該裝置暴露在相當(dāng)于 136 個(gè)太陽(yáng)光的能量通量下時(shí),吸收板達(dá)到 1,050°C (1,922°F),而石英棒的另一端仍保持在 600°C (1,112°F)。
“之前的研究?jī)H成功證明了高達(dá) 170°C (338°F) 的熱阱效應(yīng),”Casati 說(shuō)道。 “我們的研究表明,太陽(yáng)能熱捕獲不僅可以在低溫下發(fā)揮作用,而且可以在遠(yuǎn)高于 1,000°C 的溫度下發(fā)揮作用。這對(duì)于展示其在現(xiàn)實(shí)世界工業(yè)應(yīng)用中的潛力至關(guān)重要。”
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