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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