La radiación térmica es la radiación electromagnética que emiten todos los objetos con temperatura y lo más representativo es el espectro de radiación solar que ingresa a la Tierra y provoca el efecto invernadero.

Controlar y utilizar la energía de radiación térmica emitida por la energía solar, la generación de energía térmica y el calor residual en sitios industriales puede reducir el costo de producción de electricidad. Por lo tanto, el interés en la tecnología de control del espectro de radiación está aumentando en áreas como la refrigeración, la disipación de calor y la producción de energía.

Hasta ahora, la tecnología de control del espectro de radiación se ha utilizado principalmente en condiciones ambientales generales, pero recientemente se necesitan materiales que puedan soportar entornos extremos como el espacio, la aviación y los sistemas TPV.

Un equipo dirigido por el investigador principal Jongbum Kim en el Centro de Investigación de Nanofotónica ha desarrollado un material refractario para controlar el espectro de radiación térmica que mantiene las propiedades ópticas incluso a altas temperaturas de 1.000°C en una atmósfera de aire y una fuerte iluminación ultravioleta. El estudio se publica en Advanced Science .

El equipo fabricó óxido de estanato de bario dopado con lantano ("LBSO") como una película delgada a nanoescala sin tensión reticular mediante deposición con láser pulsado. A diferencia de los materiales conductores refractarios convencionales como el tungsteno, el níquel y el nitruro de titanio, que se oxidan fácilmente a altas temperaturas, el material LBSO mantuvo su rendimiento incluso cuando se expuso a altas temperaturas de 1000 °C y a una intensa luz ultravioleta de 9 MW/cm.>2 .

Luego, los investigadores fabricaron un emisor térmico basado en una estructura multicapa con alta selectividad espectral en la banda infrarroja utilizando LBSO, y descubrieron que la estructura multicapa era estable al calor y la luz como con la película delgada de una sola capa, confirmando su aplicabilidad a la generación de energía TPV. tecnología. El material LBSO permite transferir la radiación térmica a la célula fotovoltaica sin ningún método adicional para evitar que se oxide en contacto con el aire.

"Como alternativa a las energías renovables solar y eólica, cuya producción de electricidad varía según el clima, está ganando atención la tecnología de generación de energía termoeléctrica ecológica que utiliza la energía radiante emitida por el sol y ambientes de alta temperatura para generar electricidad", dijo KIST el investigador principal Jongbum Kim. "LBSO contribuirá a abordar el cambio climático y la crisis energética acelerando la comercialización de la generación de energía termoeléctrica."

Los investigadores esperan que LBSO pueda aplicarse no sólo a la tecnología de generación de energía termoeléctrica y al reciclaje del calor residual de equipos industriales, sino también a la tecnología para gestionar el calor generado por la exposición y la absorción de la luz solar intensa en entornos extremos como el espacio y la aviación, como es altamente resistente a la exposición a los rayos UV.

Más información: Hyebi Kim et al, Estanato de bario dopado con perovskita y lantano:un material refractario de índice cercano a cero para sistemas de recolección de energía a alta temperatura, Ciencia avanzada (2023). DOI:10.1002/adv.202302410

Información de la revista: Ciencia avanzada

Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología