Naukowcom z KIST udało się stworzyć zupełnie nowy materiał ogniotrwały, który zachowuje wszystkie swoje właściwości optyczne zarówno w ekstremalnie wysokich temperaturach sięgających 1000 stopni Celsjusza, jak i przy intensywnym strumieniu promieniowania ultrafioletowego. Takich materiałów nigdy za dużo, bowiem mogą się one przydać zarówno w przestrzeni kosmicznej, jak i chociażby w elektrowniach, czy też w instalacjach fotowoltaicznych, które jakby nie patrzeć pozwalają nam coraz bardziej przechodzić na zeroemisyjne odnawialne źródła energii.
Co do zasady, promieniowanie cieplne to nic innego jak promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez materię, która ma temperaturę wyższą od zera absolutnego. Jego źródłem jest ciepło wytwarzane przez drgania cząstek tworzących taki materiał.
Czytaj także: Oczy świata skierowane na południe od Polski. Z wodorem robią tam coś nieprawdopodobnego
Naukowcy wskazują jednak, że także takie promieniowanie cieplne można wykorzystać jako źródło energii. Dobrym przykładem są tutaj gigantyczne obiekty przemysłowe, czy też elektrownie cieplne. Emitowane przez nie promieniowanie odpadowe można wszak ponownie wykorzystać do ogrzewania, czy nawet do produkcji energii elektrycznej. Kluczowym elementem, który umożliwia taką optymalizację, są odpowiednie materiały ogniotrwałe.
Na początku trzeciej dekady XXI wieku ludzkość skupia znaczącą część swoich wysiłków badawczych na poszukiwaniu sposobów jak najszybszego odchodzenia od wykorzystania paliw kopalnych na rzecz odnawialnych źródeł energii. Czołowe technologie, które nam to umożliwiają, są elektrownie wiatrowe i słoneczne, które pojawiają się dosłownie wszędzie wokół nas.
Naukowcy zwracają jednak uwagę na fakt, że obecne instalacje fotowoltaiczne wykorzystują tylko część promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi. Znacząca część tego promieniowania pozostaje niewykorzystana i to już jest konkretny problem. Zmienić to można jedynie przy pomocy nowych materiałów, które będą w stanie wykorzystać to darmowe źródło energii, które i tak dociera do powierzchni naszej planety.
Alternatywą dla energii słonecznej, nad której dostawami nie mamy żadnej kontroli (cykl dnia-nocy, okresy zachmurzenia), jest technologia termoelektryczna, która wykorzystuje energię słoneczną oraz środowisko wysokich temperatur do generowania taniej i czystej energii elektrycznej. Przy takiej technologii konieczne jest korzystanie z materiałów ognioodpornych. Problem w tym, że dotychczas stosowane w tej technologii ogniotrwałe materiały przewodzące, takie jak wolfram, nikiel, czy azotek tytanu ulegają utlenieniu w wysokich temperaturach, przez co szybko tracą swoje właściwości.
Czytaj także: Tak się oszczędza dziesiątki tysięcy ton węgla. Wystarczyło, że elektrownia zmieniła system chłodzenia
Stworzony przez koreańskich naukowców nowy materiał — jak na razie w skali nano — zachowuje w przeciwieństwie do nich swoje właściwości nawet przy temperaturach zbliżających się do 1000 stopni Celsjusza. Gdyby udało się go wykorzystać do produkcji nowych urządzeń, mielibyśmy do czynienia z prawdziwą rewolucją. Co więcej, jest on także odporny na intensywny strumień promieniowania ultrafioletowego o natężeniu nawet 9 MW/cm2.
Czym jest ten wspaniały materiał? To tlenek cynianu baru domieszkowany lantanem, w skrócie LBSO. Po jego stworzeniu naukowcy byli w stanie także wyprodukować przy jego pomocy emiter ciepła w zakresie podczerwieni. W trakcie testów okazało się, że jest on zaskakująco stabilny. To z kolei oznacza, że przynajmniej teoretycznie będzie można go wykorzystać do wytwarzania energii termofotowoltaicznej. Mało tego, LBSO będzie w stanie przenosić takie promieniowanie cieplne bezpośrednio do ogniw fotowoltaicznych, dzięki czemu nie będzie ryzyka jego utleniania w kontakcie z powietrzem.
Jeżeli zatem wszystko pójdzie zgodnie z planem, ten niepozorny materiał może w najbliższych latach przyczynić się istotne do walki ze zmianami klimatu, a być może nawet umożliwi wprowadzenie instalacji wytwarzających energię termoelektryczną do powszechnego użytku. Możliwe, że dopiero wtedy szeroka opinia publiczna usłyszy o nowych, zachwycających instalacjach do generowania energii elektrycznej, nigdy przy tym nie słysząc o głównym bohaterze, czyli materiale stworzonym przez naukowców z Korei.