Článek
Nanopece o průměru několika desítek nanometrů lze vyrobit ve formě tenkých filmů nebo panelů a přeměnou sluneční energie v nich dosáhnout teploty až 600 stupňů Celsia.
Výzkumníci využili schopnosti některých kovových nanočástic vytvářet velké množství tepelné energie po ozáření světlem vhodné vlnové délky.
Nízké výrobní náklady
„Podstatou naší technologie jsou nanotrubice z nitridu titanu, které mají podobné termoplasmonické vlastnosti jako nanočástice zlata, jsou ovšem přibližně čtyřicetkrát levnější. Vykazují navíc velkou teplotní stabilitu a mají cylindrický tvar předurčený pro využití jako nanopece nebo chemické reaktory. Vyvinutá technologie umožňuje rychlý převod do průmyslového měřítka a výrobu filmů či panelů osazených miliardami hustě uspořádaných nanopecí,“ popsal hlavní autor projektu Alberto Naldoni z institutu CATRIN.
Olomoučtí vědci vyvinuli nový materiál nejen pro nanoroušky
Tým olomouckých vědců dokázal uvnitř nanopecí experimentálně prokázat teplotu až 600 °C, což potvrdilo relativně nízké ztráty při přeměně solární energie na tepelnou.
„Ve srovnání s komerčními systémy pro přeměnu sluneční energie na teplo, jako jsou kupříkladu solární věže, náš přístup dovoluje dosáhnout mimořádně vysokých teplot při mnohem nižších požadavcích na zacílení slunečního svazku, což je významný technologický i ekonomický aspekt. Stávající komerční technologie navíc vyžadují o jeden až dva řády vyšší energii ozařování. To jsou hlavní důvody, proč jsme se rozhodli technologii patentovat,“ dodal Štěpán Kment, vedoucí skupiny Fotoelektrochemie v CATRIN, který působí také na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava (VŠB-TUO).
Díky vysoké účinnosti přeměny sluneční energie (68 procent), nízkým výrobním nákladům i energetickým nárokům se podle expertů nabízí využití solárních nanopecí především v oblasti obnovitelné elektřiny a pokročilých materiálů pro solární energetiku. Odborníci v ČR ale studují také další aplikace.
Na univerzitě v Ostravě testují ovládání vozu bez řidiče
„Na vnitřní stěny nanopecí lze umístit katalyzátory, tedy jakési urychlovače chemických reakcí. Prokázali jsme vysokou efektivitu solární teplotní přeměny jedovatého oxidu uhelnatého s využitím nanočástic rhodia,” naznačil další aplikační potenciál solárních nanopecí Radek Zbořil z olomouckého ústavu CATRIN a ostravské VŠB-TUO.
Nanopece navíc mohou podle něj sloužit jako chemický nanoreaktor, kde lze provádět solárně indukované chemické reakce s unikátním rozložením a řízením teploty a připravovat tak zcela nové materiály.
Generátory vodní páry, odsolování a čištění vod
Tým prokázal i velkou účinnost nanopecí jako solárních generátorů vodní páry.
„To umožňuje testovat vyvinuté nanosystémy např. v nových technologiích odsolování mořské vody. Vysokou účinnost i rychlost odpařování v takovém solárním reaktoru lze v kombinaci s následnou kondenzací páry využít i v moderních technologiích čištění vod a odstraňování rozpuštěných toxických látek. Prostor se otevírá hlavně u některých obtížně odstranitelných polutantů,“ uvedl první autor práce Luca Mascareti z CATRIN.
Rychlé a efektivní. Vědci vyvinuli miniaturní zařízení, které vyčistí vodu za pár minut
Na několikaletém projektu se kromě vědců z CATRIN a VŠB-TUO podíleli též výzkumníci ze dvou univerzit v USA, Purdueovy a Riceovy, a univerzit v italském Terstu, Miláně a německém Erlangenu.
