گرافن کارایی نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز را افزایش می‌دهد

در نیروگاه خورشیدی متمرکز با کمک آیینه‌هایی، نور به یک سیال تابیده شده و سیال گرم شده برای تولید برق به کار می‌رود. محققان نشان دادند که افزودن گرافن به سیال می‌تواند کارایی تولید برق را در نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز افزایش دهد.

کد خبر: ۷۷۲۶۷۶

تاریخ: ۱۴ دی ۱۴۰۳ - ۱۷:۳۹

به گزارش ایران اکونومیست، نیروگاه خورشیدی متمرکز (CSP) یکی از روش‌های تولید برق از نور خورشید است. در CSP، انرژی نور خورشید به حرارت تبدیل شده و سپس از طریق یک مایع حامل یا سیستم تخلیه حرارت به تولید برق می‌پردازد. یکی از فناوری‌های CSP، تلفیقی از آینه‌های خورشیدی و لوله‌های جذب حرارتی است. در این روش، آینه‌های بزرگ نور خورشید را به یک نقطه مرکزی هدایت می‌کنند که معمولاً یک لوله جذب حرارتی است. این لوله حاوی یک مایع حرارتی مانند روغن است که حرارت جذب شده را به یک واحد تولید برق انتقال می‌دهد. در فناوری دیگر CSP، آینه‌ها نور خورشید را به یک نقطه مرکزی بزرگ هدایت می‌کنند و این حرارت جمع‌آوری شده به تولید برق می‌انجامد. این روش‌ها می‌توانند به صورت تجمیع مرکزی یا تجمیع توزیعی عمل کنند.

به تازگی محققان از نانومواد معلق در آب برای این کار استفاده کردند. محققان پیش از این نشان داده بودند که افزودن نانوذرات به این سیال توانایی جذب گرما را بهبود می‌بخشد. اما کدام نانوذرات بهتر عمل خواهند کرد؟ و آیا راهی برای ساخت یک سیال انتقال حرارت جدید که بتواند نور را نیز جذب کند، وجود دارد؟

محققان این پروژه به سرپرستی میگل ساینز-ماناس در PROMES-CNRS از گرافن معلق در آب استفاده کرده و به جای فلز مایع در لوله‌های شیشه‌ای این سیال را به کار بردند. به دلیل ماهیت دو بعدی گرافن، نسبت سطح به حجم بالا و پایداری گرافن در دماهای بالا، گرافن برای جذب یکنواخت پرتوهای خورشید ایده‌آل است.

گرافن نسبت سطح به حجم بالاتری داشته که موجب جذب بالاتر با جرم نانوذرات کمتری می‌شود که به سیال اضافه می‌شود.

با افزایش علاقه به کربن‌زدایی در بخش صنعتی و جذب و استفاده مجدد کربن، نانوذرات کربنی مانند گرافن به دلیل خواص عالی جذب نور و انتقال حرارت، توجه را به خود جلب می‌کنند. میگل ساینز-ماناس می‌گوید: پراکندگی گرافن مورد استفاده در دماهای حتی نزدیک به نقطه جوش سیال پایه بسیار بالا بوده و سیال پایدار است.

به نقل از ستاد نانو، با این حال، تحقیقات کمی در مورد استفاده از گرافن در کاربردهای حرارتی خورشیدی متمرکز انجام شده است.

ایده این است که این ذرات گرافنی در دماهای بالا پایدار خواهند بود و بنابراین، می‌توان از کلکتور در فشار بالا استفاده کرد و آب را در حالت مایع در دمای بالا داشت.