Crédito:Li et al.
Pesquisadores da Universidade de Hebei na China e da Universidade de Hakkaido no Japão recentemente usaram um absorvedor de luz seletivo para construir um sistema fototérmico que pode gerar temperaturas de até 288 ° C sob irradiação solar fraca (1 kW m -2 ) Este sistema, apresentado em Nature Communications , atingiu uma temperatura três vezes superior à gerada pelos sistemas tradicionais de catálise fototérmica.
"Nosso objetivo inicial era alcançar a catálise fototérmica conduzida pela luz solar ao ar livre, mas a qualidade da energia térmica da conversão térmica solar é muito baixa, ou seja, a temperatura está muito baixa para ser aplicada, "Yaguang Li, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Portanto, definimos a direção da pesquisa para melhorar a temperatura dos materiais fototérmicos sob a irradiação da luz solar ambiente. "
Atualmente, a capacidade de absorção da luz solar dos materiais fototérmicos está se aproximando de seu limite. Além disso, CO conduzido pela luz solar ambiente 2 a metanação é impossível de realizar, como as temperaturas alcançadas pelos sistemas fototérmicos existentes são tipicamente menores do que 80 ° C após a irradiação, com muita energia solar sendo dispersa. Para resolver este problema, Li e seus colegas se propuseram a reduzir a dissipação de calor dos materiais fototérmicos a fim de obter maior concentração de energia térmica em seu interior e, consequentemente, aumentar suas temperaturas.
Quando eles discutiram sua ideia com outros pesquisadores da área, eles perceberam que a radiação térmica é um fator determinante para a dissipação de calor em materiais fototérmicos. Contudo, como a radiação térmica de todos os materiais fototérmicos é semelhante à radiação de corpo negro, sua radiação térmica não pode ser reduzida.
Crédito:Li et al.
“Percebemos o conceito de absorção seletiva de luz, que é um conceito clássico, proposto pela primeira vez por Cabot na década de 1940, "Li disse." Em 1955, Shaffer et al., publicou a teoria básica e o projeto de revestimentos de absorção seletiva de luz. Então, este absorvedor de luz seletivo começou a ser produzido em massa, aplicado em aquecedores solares de água e outros campos. Contudo, ninguém introduziu este conceito na catálise fototérmica, então decidimos fazer isso. Descobrimos que isso produziu um efeito mágico - a catálise fototérmica foi realizada apenas pela radiação solar externa. "
Em seus experimentos, os pesquisadores usaram um absorvedor de luz seletivo industrial simples para construir um reator catalítico fototérmico. Este instrumento simples permite a aplicação de catálise fototérmica de irradiação de luz forte a irradiação de luz fraca. Em outras palavras, este instrumento expande significativamente a gama de aplicações possíveis para catálise fototérmica.
Li e seus colegas usaram o absorvedor de luz para criar um sistema fototérmico que pode gerar temperaturas incrivelmente altas. Eles também sintetizaram o Y amorfo ultrafino 2 O 3 nanofolhas com átomos de níquel simples confinados (SA Ni / Y 2 O 3 ) e descobriram que exibiam CO substancial 2 atividade de metanação. Usando o absorvedor de luz seletivo, eles foram capazes de alcançar um CO 2 eficiência de conversão de 80% e um CH 4 taxa de produção de 7,5 L m -2 h -1 sob irradiação de luz solar ambiente.
"Nesse trabalho, na verdade, usamos apenas teorias clássicas e produtos fatorados maduros, "Li explicou." Acho que a maior importância deste estudo para a ciência atual é que ele incentiva os pesquisadores a ampliar seus horizontes e melhorar a comunicação com a indústria. Acho que isso pode levar a um tremendo progresso nas aplicações científicas. "
No futuro, o sistema proposto por Li e seus colegas poderia ter aplicações interessantes, por exemplo, servindo como uma plataforma para aproveitar diretamente a energia solar dispersa e converter efetivamente o CO 2 em produtos químicos valiosos. Os pesquisadores agora planejam melhorar ainda mais o reator fototérmico usado em seu estudo, desenvolver novos catalisadores que possam ser mais adequados para catálise fototérmica e promover a industrialização do sistema proposto.
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