EO

Nieuwe aerogel schroeft prestaties zonnecollectoren op

15 juli 2019 om 11:25 uur

Een nieuwe aerogel laat 95% van het zichtbare licht door, tegen bestaande aerogels 70%

Aan het MIT is een materiaal ontwikkeld dat zo perfect transparant is dat zonnecollectoren ineens meer dan 200 graden celsius kunnen opwekken. Dat maakt de collectoren geschikt voor de verwarming van woningen en voor allerlei industriële processen die hitte vereisen. Ook kan er een airconditioning op draaien.


De bevindingen worden beschreven in het tijdschrift ACS Nano.

 

De sleutel tot het proces is een nieuw soort aerogel, een lichtgewicht materiaal dat grotendeels uit lucht bestaat, met een structuur gemaakt van silica. Het materiaal laat zonlicht gemakkelijk door, maar blokkeert de zonnewarmte niet.

 

De sleutel tot een efficiënte verzameling van zonnewarmte, legt hoogleraar Werktuigbouwkunde Evelyn Wang uit, is het vermogen om iets aan de binnenkant warm te houden terwijl het buiten koud blijft. Een manier om dat te doen is het gebruik van een vacuüm tussen een laag glas en een donker, warmte-absorberend materiaal, een methode die al wordt gebruikt in veel zonnecollectoren, maar die relatief duur is.


De schuimachtige aerogels van siliciumdioxidedeeltjes isoleren zeer goed, maar hebben over het algemeen een beperkte transparantie voor zichtbaar licht (ongeveer 70%). Volgens Wang was het een lang en moeilijk proces om een manier te ontwikkelen om aerogels te maken die transparant genoeg zijn voor dit doel. Het resultaat mag er echter zijn: een aerogel die meer dan 95% van het invallende zonlicht doorlaat, terwijl de sterk isolerende eigenschappen behouden blijven.

 

De crux lag in de precieze verhoudingen van de verschillende grondstoffen. Aerogel wordt gemaakt door een katalysator te mengen met korrels van een silica-bevattende verbinding in een vloeibare oplossing. Zo wordt een soort gel gevormd die moet drogen om alle vloeistof eruit te krijgen. Dan blijft een matrix achter die grotendeels uit lucht bestaat, maar de kracht van het originele mengsel behoudt. De onderzoekers merkten dat een sneldrogend mengsel veel kleinere poriën oplevert tussen de korrels, en dat het licht daardoor veel minder verstrooit.


Op een dak op de MIT-campus testte het team een apparaat dat bestaat uit een warmte-absorberend donker materiaal, afgedekt met een laag van de nieuwe aerogel. Midden in de winter, terwijl het buiten kouder was dan 0 graden was wist het een temperatuur van 220 C te bereiken en vast te houden.

Dergelijke hoge temperaturen waren tot nu toe alleen haalbaar door zonlicht met spiegels of andere systemen te bundelen. Dat dit systeem dat niet nodig heeft, maakt het eenvoudiger en minder duur.

  

Dat brengt een breed scala aan toepassingen binnen bereik die een hoger warmteniveau vereisen.

Zonnecollectoren worden bijvoorbeeld vaak gebruikt voor warm water voor huishoudelijk gebruik, waarbij temperaturen van ongeveer 80 ° C worden geproduceerd. Maar de hogere temperaturen die met aerogel mogelijk zijn, kunnen dergelijke systemen ook geschikt maken voor de verwarming van de woning en zelfs voor het aandrijven van een airconditioning. Grootschalige versies zouden kunnen worden gebruikt om warmte te verschaffen voor een groot aantal toepassingen in de chemische, voedselproductie en productieprocessen.

 

Omdat het werkingsprincipe hetzelfde is, kan een op aerogel gebaseerde zonnewarmtecollector direct op vacuüm gebaseerde collectoren vervangen.

 

Duur drogen

De materialen die worden gebruikt om de aerogel te maken zijn allemaal overvloedig aanwezig en goedkoop, zo benadrukt Wang. Het enige dure deel van het proces is het drogen, waarvoor een gespecialiseerd apparaat nodig is dat een zeer nauwkeurig droogproces mogelijk maakt dat de oplosmiddelen uit de gel extraheert terwijl de nanoschaalstructuur behouden blijft.

 

Omdat het een batchproces is in plaats van een continu proces, kan het de productiesnelheid beperken als het systeem wordt opgeschaald naar industriële productieniveaus. "De sleutel tot opschaling is het verlagen van de kosten van dat proces," zegt Wang.

 

Gerelateerd nieuws

Plasma-elektrolyser wrotk zuinig en snel

Plasma-elektrolyser werkt zuinig en snel

Differ-onderzoekers hebben een plasma elektrolyse-apparaat geconstrueerd dat stikstofgas ‘breekt' en water splitst in waterstof en stikstofmonoxide. Het proces werkt op basis van plasma en volbrengt de chemische…

Slim toilet geeft Lowlandsgangers voedingsadvies

Slim toilet geeft Lowlandsgangers voedingsadvies

Onder de noemer slimme toiletten worden snufjes als föhns, muziek en warme sproeiers ingezet om toiletbezoek comfortabeler te maken. De écht slimme toiletten van de toekomst gaan volgens imec echter helpen om inzicht…

Hyundai introduceert zijn eerste hybride-model op zonne-energie

Hyundai introduceert zijn eerste hybride-model op zonne-energie

Hyundai Motor heeft zijn eerste hybride auto met zonnedak gepresenteerd. De silicium panelen kunnen de accu met 30 tot 60% per dag opladen, ook tijdens het rijden. In zes uur per dag kan het rijbereik op jaarbasis zo…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tosec
Tosec

Specialist in plaatbewerking

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

2 september 2019, D&F kantoor Breda

Performance Level en Sistema 2.0

3 september 2019, D&F kantoor Breda

Veiligheid van beweegbare bruggen volgens NEN 6787

De norm NEN 6787 stelt het veiligheidsniveau waaraan nieuwe en bestaande bruggen moeten voldoen en is...

4 september 2019, D&F kantoor Breda

HAZOP

De HAZOP studie is een veelgebruikte methode voor het identificeren van risico’s en ongewenste...

Meer agendapunten »