Naukowcy stworzyli innowacyjną sondę, która może pracować w temperaturach dochodzących do temperatury stopionej lawy i może poprawić produkcję energii słonecznej.

Dokonując istotnego postępu w dziedzinie produkcji energii słonecznej, naukowcy z Uniwersytetu w Bristolu i Komisji Energii Atomowej (CEA) we Francji opracowali system Innowacyjna sonda, która może pracować w temperaturach dochodzących do temperatury stopionej lawy. Odkrycie to może zrewolucjonizować sposób generowania i kontrolowania przepływu roztopionego krzemu, kluczowego elementu w branżach takich jak stalowa i nuklearna, które polegają na kontrolowaniu roztopionego metalu i wykrywaniu zanieczyszczeń.

Nowe urządzenie zdolne wytrzymać temperatury do 1400 stopni Celsjusza mogłoby usprawnić produkcję energii słonecznej

Ograniczenia metod tradycyjnych.

Tradycyjne metody analizy laboratoryjnej są powolne, drogie i brakuje danych w czasie rzeczywistym. W obliczu tego wyzwania naukowcy postanowili opracować metodę wykrywania zanieczyszczeń w czasie rzeczywistym przy bardzo niskim limicie wykrywalności, czyli najniższym rzeczywistym stężeniu, które prawie zawsze wykrywa się w stopionym krzemie stosowanym w ogniwach słonecznych. Metoda ta stawia czoła wyzwaniom, takim jak wysokie temperatury oraz obecność oparów i tlenków.

Innowacja w wykrywaniu zanieczyszczeń

Główny autor, dr Younes Belrahiti, starszy pracownik naukowy w Szkole Inżynierii Elektrycznej, Elektronicznej i Mechanicznej w Bristolu, skomentował:

W naszym badaniu zaprezentowaliśmy innowacyjną sondę wysokotemperaturową opartą na mieszaniu mechanicznym, zapewniającą czystą, reprezentatywną i stabilną powierzchnię do analizy chemicznej stopionego krzemu w czasie rzeczywistym.

Dr.. Younesa Balrahitiego

Spektroskopia, która polega na pomiarze i analizie interakcji pomiędzy promieniowaniem elektromagnetycznym a materią, dostarcza informacji o składzie, strukturze i właściwościach materiałów. Spektroskopia przebicia indukowanego laserem (LIBS) to szybka i odległa technika spektroskopowa, którą można zastosować do dowolnego materiału (cieczy, ciał stałych, aerozolu).

Pokonywanie wyzwań przy użyciu technologii LIBS

Zastosowanie LIBS w odlewniach metali wzbudziło zainteresowanie kontrolą rozpuszczania. Jednak aplikacje LIBS, które wykonują ablację laserową na powierzchni cieczy, mają wady wynikające z braku regeneracji i stabilności analizowanej powierzchni. Powierzchnia kąpieli wystawiona na działanie atmosfery pieca może być modyfikowana chemicznie, co powoduje obecność żużla, więc nie odzwierciedla ona składu chemicznego wytopu.

W wysokich temperaturach opary mogą zakłócać widmową wiązkę lasera. W niektórych przypadkach widmo emitowane przez plazmę może zostać przesłonięte przez emisję gorącego metalu, ponieważ zachowuje się on jak ciało doskonale czarne. Biorąc pod uwagę te trudności, opracowano kilka urządzeń do stosowania LIBS do stopionych metali, które mają pewne ograniczenia, takie jak niestabilność.

Rozwiązanie: innowacyjne noże obrotowe

W badaniu opublikowanym dzisiaj w czasopiśmie Heliyon zaproponowano mechaniczne mieszanie stopu przy użyciu innowacyjnych łopatek obrotowych zintegrowanych z LIBS. Jego obrót wygeneruje reprezentatywną, odnawialną i stabilną powierzchnię jako cel dla lasera LIBS do analizy in situ w wysokich temperaturach.

Projektujemy i testujemy innowacyjne łopatki obrotowe do generowania przepływu stopionego krzemu. Następnie opracowaliśmy sondę powiązaną z technologią spektroskopową LIBS, zapewniającą jej funkcjonalność w warunkach wysokiej temperatury.

Opracowana sonda oferuje szybszy i bardziej opłacalny sposób wykrywania zanieczyszczeń w stopionych materiałach stosowanych w ogniwach słonecznych, dzięki innowacyjnemu mieszaniu mechanicznemu i analizie spektroskopowej, która zapewnia dokładną analizę w czasie rzeczywistym, torując drogę do bardziej wydajnej produkcji energii słonecznej.

Doktor Balrahiti

Ta mechaniczna sonda oparta na mieszaniu pozwala na skuteczne wykrywanie zanieczyszczeń w stopionym krzemie, poprawiając kontrolę jakości ogniw fotowoltaicznych. Technologię tę można dostosować do różnych zastosowań wysokotemperaturowych poza ogniwami słonecznymi, na przykład w przemyśle stalowym i nuklearnym.

Po zweryfikowaniu metody w roztopionym krzemie kolejnym krokiem badaczy jest zbadanie jej zastosowania w innych środowiskach o wysokiej temperaturze, poszerzając jej potencjalne zastosowania przemysłowe.

przez Luty: Sonda mechaniczna | Nowości i funkcje | Uniwersytet w Bristolu