Por que é importante

Steam é uma parte vital de diversos processos industriais, incluindo a geração de energia solar térmica.

Steam é um ingrediente chave em uma ampla gama de processos, incluindo industriais e comerciais a geração de eletricidade, purificação de água, destilação de álcool e esterilização de equipamentos médicos.

Gerando vapor que, no entanto, tipicamente requer grandes quantidades de energia para o calor e, eventualmente, ferver a água ou outro fluido. Agora, pesquisadores da Universidade Rice, encontraram um atalho. Usando a luz de absorção de nanopartículas em suspensão em água, o grupo foi capaz de transformar as moléculas de água em torno das nanopartículas em vapor. O truque poderia reduzir drasticamente o custo de muitos vapor-suficientes processos.


A equipe usou uma lente Fresnel para concentrar a luz solar sobre um pequeno tubo de água contendo concentrações elevadas de nanopartículas em suspensão no líquido. A água, que se tinha arrefecido para perto de zero, começou a gerar vapor dentro de cinco a 20 segundos, dependendo do tipo de nanopartículas utilizadas. As alterações de temperatura, pressão e de massa revelou que 82 por cento da luz solar absorvida pelas nanopartículas foi diretamente para geração de vapor, enquanto apenas 18 por cento foram para aquecimento de água.

"É uma nova forma de fazer vapor sem a água fervente", diz Naomi Halas, diretor do Laboratório de nanofotônica da Universidade Rice. Halas diz que a obra "abre-se uma porta de muito interessantes em termos de o que você pode usar o vapor para."

A nova técnica poderia, por exemplo, levar a vapor barato geração de dispositivos de pequena escala de tratamento de purificação de água, esterilização de instrumentos médicos e esgoto em países em desenvolvimento com recursos limitados e infra-estrutura.

O uso de nanopartículas para aumentar a transferência de calor na água e outros fluidos tem sido bem estudado, mas poucos investigadores examinaram utilizando as partículas a absorver a luz e gerar vapor.

No estudo atual, Halas e colegas nanopartículas utilizadas otimizado para absorver o espectro mais amplo possível da luz solar. Quando a luz atinge as partículas, a temperatura sobe rapidamente até bem acima de 100 ° C, o ponto de ebulição da água, fazendo com que as moléculas de água em torno de vaporizar.

Exatamente como as partículas e moléculas de água interagem permanece um mistério. Convencionais de transferência de calor modelos sugerem que a luz solar absorvida deve dissipar-se o fluido que envolve antes de causar qualquer água para ferver. "Parece haver alguma barreira térmica em nanoescala, porque está claramente a fazer vapor como um louco", diz Halas.

O sistema inventado por Halas e colegas exibiram uma eficiência de 24 por cento em converter a luz solar em vapor.

Todd Otanicar, engenheiro mecânico da Universidade de Tulsa que não estava envolvido no estudo, disse que as descobertas podem ter implicações significativas para a grande escala de geração de energia solar térmica. Centrais térmicas solares normalmente utilizam a luz solar concentrada para aquecer um fluido, tal como óleo, que é então usado para aquecer a água para gerar vapor. Estimativas Otanicar que, gerando vapor directamente com nanopartículas em água, um sistema deste tipo poderia ver uma maior eficiência, de 3 a 5 por cento e uma redução de custos de 10 por cento por um desenho menos complexo pode ser usado.

Otanicar adverte que a capacidade de durabilidade-a repetidamente de nanopartículas para absorver a luz solar e gerar vapor ainda tem que ser provado, mas acrescenta que a eficiência de 24 por cento alcançados no estudo atual é animador. "É apenas o começo para otimizar esta abordagem", diz ele.

Foto - freestockimages
 
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Um novo truque poderia reduzir a energia necessária para muitos processos industriais e tornar a energia solar térmica muito mais barata.
 
Por:Phil Muncaster
Data: 27/11/2012
 
Nanopartículas - fazendo vapor sem ferver a água