La radiazione termica è la radiazione elettromagnetica emessa da tutti gli oggetti con temperatura e, in modo più rappresentativo, c'è lo spettro della radiazione solare che entra nella Terra e provoca l'effetto serra.
Il controllo e l’utilizzo dell’energia della radiazione termica emessa dall’energia solare, dalla produzione di energia termica e dal calore residuo nei siti industriali può ridurre il costo di produzione dell’elettricità. Pertanto, l'interesse per la tecnologia di controllo dello spettro delle radiazioni sta aumentando in settori quali il raffreddamento, la dissipazione del calore e la produzione di energia.
Fino ad ora, la tecnologia di controllo dello spettro delle radiazioni è stata utilizzata principalmente in condizioni ambientali generali, ma recentemente sono necessari materiali in grado di resistere ad ambienti estremi come lo spazio, l'aviazione e il sistema TPV.
Un team guidato dal ricercatore senior Jongbum Kim presso il Centro di ricerca sulla nanofotonica ha sviluppato un materiale refrattario per il controllo dello spettro delle radiazioni termiche che mantiene le proprietà ottiche anche a temperature elevate di 1.000°C nell’atmosfera e con una forte illuminazione ultravioletta. Lo studio è pubblicato su Advanced Science .
Il team ha fabbricato ossido di stannato di bario ("LBSO") drogato con lantanio come un film sottile su scala nanometrica senza deformazione reticolare mediante deposizione laser pulsata. A differenza dei materiali conduttori refrattari convenzionali come tungsteno, nichel e nitruro di titanio, che si ossidano facilmente alle alte temperature, il materiale LBSO ha mantenuto le sue prestazioni anche se esposto a temperature elevate di 1.000°C e a un'intensa luce ultravioletta di 9 MW/cm 2 .
I ricercatori hanno quindi fabbricato un emettitore termico basato su una struttura multistrato con elevata selettività spettrale nella banda dell'infrarosso utilizzando LBSO e hanno scoperto che la struttura multistrato era stabile al calore e alla luce come con il film sottile a strato singolo, confermando la sua applicabilità alla generazione di energia TPV tecnologia. Il materiale LBSO consente il trasferimento della radiazione termica alla cella fotovoltaica senza alcun metodo aggiuntivo per evitare che si ossidi a contatto con l'aria.
"Come alternativa all'energia rinnovabile solare ed eolica, la cui produzione di elettricità varia a seconda delle condizioni meteorologiche, sta guadagnando attenzione la tecnologia di generazione di energia termoelettrica ecologica che utilizza l'energia radiante emessa dal sole e dagli ambienti ad alta temperatura per generare elettricità", ha affermato KIST. ricercatore senior Jongbum Kim. "LBSO contribuirà ad affrontare il cambiamento climatico e la crisi energetica accelerando la commercializzazione della produzione di energia termoelettrica."
I ricercatori si aspettano che LBSO possa essere applicato non solo alla tecnologia di generazione di energia termoelettrica e al riciclaggio del calore di scarto proveniente da apparecchiature industriali, ma anche alla tecnologia per la gestione del calore generato dall’esposizione e dall’assorbimento della forte luce solare in ambienti estremi come lo spazio e l’aviazione, come è altamente resistente all'esposizione ai raggi UV.
Ulteriori informazioni: Hyebi Kim et al, Perovskite lantanio-bario stannato:un materiale refrattario con indice vicino allo zero per sistemi di raccolta di energia ad alta temperatura, Scienza avanzata (2023). DOI:10.1002/advs.202302410
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