Ηλιακά νανοσωματίδια δίνουν ατμό ακόμα και από πάγο

Υπάρχει ατμός χωρίς νερό; Οπωσδήποτε όχι, τώρα όμως μπορεί να υπάρξει ατμός χωρίς βρασμό, και μάλιστα μέσα σε δευτερόλεπτα χάρη σε μια μέθοδο με νανοσωματίδια που ανέπτυξαν ερευνητές από τις ΗΠΑ. Η νέα ηλιακή νανοτεχνολογία μπορεί να λειτουργήσει άμεσα σε μικρή κλίμακα, σε δεκάδες εφαρμογές ενώ, αν «περάσει» σε μεγαλύτερη κλίμακα υπόσχεται παραγωγή ενέργειας με καλύτερη απόδοση από τα φωτοβολταϊκά. Εμφανίζεται μάλιστα τόσο αποτελεσματική ώστε, όπως θα δείτε στο σχετικό βίντεο, μπορεί να κάνει να «αχνίσουν» ακόμη και τα παγάκια!

Νανοσωματίδια-βραστήρες

Για να παραγάγουν ατμό οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ράις του Τέξας ρίχνουν στο νερό φωτοαπορροφητικά νανοσωματίδια μετάλλων και άνθρακα και εστιάζουν σε αυτό το φως του ήλιου. Τα νανοσωματίδια απορροφούν την ηλιακή ακτινοβολία και στη συνέχεια, επειδή η επιφάνειά τους είναι υπερβολικά μικρή, προκαλούν βρασμό σε υπερβολικά μικρή κλίμακα. Ο ατμός παράγεται άμεσα και σε ποσότητα, το νερό όμως δεν θερμαίνεται συνολικά και δεν φαίνεται να βράζει.

«Περνάμε από τη θέρμανση του νερού σε μακροκλίμακα στη θέρμανσή του σε νανοκλίμακα» εξήγησε η Ναόμι Χέιλας, επικεφαλής του ερευνητικού προγράμματος. «Τα σωματίδιά μας είναι παρά πολύ μικρά – μικρότερα ακόμη και από ένα μήκος κύματος φωτός –, το οποίο σημαίνει ότι θερμότητα διασκορπίζεται από υπερβολικά μικρή επιφάνεια. Αυτή η έντονη θέρμανση μας επιτρέπει να παράγουμε ατμό τοπικά, μόνο στην επιφάνεια του σωματιδίου, όσο και αν αυτό ακούγεται παράδοξο».

Όπως σημειώνουν στη μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «ACS Nano» της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας, η ίδια μέθοδος μπορεί να προκαλέσει απόσταξη παράγοντας διαλύματα με πολύ μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε αιθανόλη από ό,τι οι απλές θερμικές τεχνικές απόσταξης. Επίσης μπορεί να έχει πολλές ακόμη εφαρμογές, όπως η αφαλάτωση του νερού ή η αποστείρωση αποβλήτων και χειρουργικών εργαλείων, κάτι το οποίο την καθιστά πολύτιμη για μεγάλο μέρος του αναπτυσσόμενου κόσμου.

Ατμός από τον πάγο

Η νέα μέθοδος αποδεικνύεται άκρως αποδοτική αφού όχι μόνο δεν βράζει το νερό, αλλά μπορεί επί πλέον να παραγάγει ατμό από πάγο χωρίς να τον λιώνει. Σύμφωνα με τις μετρήσεις των επιστημόνων, το 80-90% της ηλιακής ενέργειας μετατρέπεται σε ατμό. Αν αυτά τα νούμερα μεταφερθούν στην κλίμακα μετατροπής ενέργειας που χρησιμοποιείται για τους ηλιακούς συλλέκτες, η απόδοση των φωτοαπορροφητικών σωματιδίων είναι 24%, πολύ υψηλότερη από εκείνη των φωτοβολταϊκών η οποία κυμαίνεται γύρω στο 15%.

Καθώς το μεγαλύτερο μέρος του ηλεκτρικού ρεύματος στον πλανήτη (σύμφωνα με ορισμένες πηγές το 80-90%) παράγεται ακόμη από τουρμπίνες που λειτουργούν με ατμό (ο οποίος με τη σειρά του παράγεται με ορυκτά καύσιμα, πυρηνική ενέργεια κ.λ.π.), η μέθοδος των ερευνητών του Ράις θα μπορούσε να προσφέρει στο μέλλον ηλεκτρική ενέργεια με «καθαρό» και οικονομικό τρόπο. Επίσης θα μπορούσε να βρει μια σειρά από εφαρμογές στη βιομηχανία.

Οι εμπνευστές της ωστόσο δεν γνωρίζουν ακόμη κατά πόσον μπορεί να λειτουργήσει σε πολύ μεγάλη κλίμακα. Τα πρότυπα που έχουν κατασκευάσει μέχρι στιγμής είναι μικρά – ικανά όμως να «τροφοδοτήσουν» νοικοκυριά και μικρές μονάδες, ιδιαίτερα σε χώρες όπου υπάρχει ανάγκη. Το πέρασμα σε «βιομηχανικές» κλίμακες είναι ένας από τους επόμενους στόχους τους.

Βήμα Science

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ