O revestimento transparente pode impedir o crescimento de algas em células solares subaquáticas

Os pesquisadores da DTU desenvolveram um revestimento importante para drones subaquáticos e plataformas de células solares. O revestimento não adornará os drones em cores diferentes, mas atuará como uma camada de autopolição que mantém as algas e outros biofolantes longe das células solares embutidas dos drones quando estão em missões abaixo do nível do mar.

O transparente revestimento foi projetado pelo professor Søren Kiil da DTU Chemical Engineering, que em colaboração com o professor assistente Narayanan Rajagopalan, o gerente de laboratório Claus Erik Weinell e um grupo de estudantes. Ele permite que a energia do sol passe, além de impedir que as algas e outros materiais de incrustação protejam as células solares.

SOS da Marinha dos EUA

Os drones subaquáticos são usados ​​para uma variedade de tarefas em todos os oceanos do mundo, incluindo examinar o fundo do mar, a vigilância e outras inspeções. Mas para que os drones funcionem, eles devem ser capazes de absorver a energia photo voltaic quando os drones se posicionam na superfície do oceano.

O Escritório de Pesquisa Naval, que desenvolve programas de ciências e tecnologia para a Marinha dos EUA e o Corpo de Fuzileiros Navais, abordou a DTU e algumas empresas e pediu a cada um deles que encontrasse uma solução para o problema.

“Dentro de algumas semanas, tive uma idéia e reuni uma equipe. Através de estudos e ensaios experimentais em nossa estação de teste em Hundested Harbor, provamos que a idéia funciona. Nossas funções de revestimento por até três meses sem a necessidade de limpeza mecânica de incrustação”, diz Kiil.

A equipe de pesquisa enviou painéis transparentes com o revestimento recém -desenvolvido para a Flórida, onde o Escritório de Pesquisa Naval testou o revestimento colocando os painéis sob água com a subsequente avaliação em células solares.

A receita é nanotecnologia

Os revestimentos repelentes de algas já são amplamente utilizados no setor marítimo. Cerca de 90% do envio comercial usa revestimentos de fundo de navio quimicamente ativos (revestimentos anti-fitulantes), que consistem em composições químicas complexas com partículas microscópicas. O principal desafio foi, portanto, descobrir como o revestimento também poderia ser usado em células solares.

“Fazer um revestimento que é transparente e permanece livre de biofolas é difícil. Você dificilmente pode adicionar qualquer coisa ao revestimento, porque evita que a luz passasse”, explica Kiil.

Portanto, foi um ato de equilíbrio para a equipe de pesquisa encontrar a composição perfeita. Quando seu revestimento recém-desenvolvido entra em contato com a água do mar, começa um efeito de autopolição, onde as partículas mais externas no revestimento se dissolvem gradualmente e são substituídas por novas partículas ativas que atuam como uma espécie de escudo contra incrustação. Dessa forma, ao longo da vida do revestimento, novas partículas estarão constantemente prontas para combater a incrustação à medida que a camada superior de partículas se dissolve.

Com os métodos existentes, uma camada de pigmento bloquearia os raios do sol, para que os pesquisadores tivessem que encontrar um novo método. A receita acabou sendo inspirada em um artigo de simulação de modelos de 20 anos.

O modelo previu que, ao tornar as partículas já pequenas no revestimento ainda menores, de micrômetros a nanômetros, as partículas se tornariam suficientemente pequenas para não deixar para trás uma camada porosa depletada por pigmento que impediria a luz photo voltaic de alcançar as células solares. Isso permite que as células solares absorvam energia, enquanto as partículas mantêm a incrustação longe.

“Reduzimos o tamanho das partículas e a quantidade de ingredientes suficientes para que o revestimento se torne transparente. Acontece que as nanopartículas de óxido de cobre (i) e óxido de zinco são particularmente eficazes contra incrustações porque são pequenos, mesmo em uma moldura ultra-baixa, que estão presentes no revestimento e em um pouco de um pouco de um pouco de espaço. diz.

Outras células solares no mar

Não apenas a Marinha dos EUA pode se beneficiar da invenção: no Mar do Norte, as células solares flutuam com o movimento das ondas como parte de futuras soluções de energia verde. Embora a maioria das células solares seja encontrada em telhados e em fazendas solares, os painéis quadrados que aproveitam a energia do sol para produzir eletricidade também podem ser colocados no ou no oceano.

Presently, the worldwide capability of floating photo voltaic cells is just about 4,000 megawatts (MW), however that is anticipated to extend to 30,000 MW by 2030. As compared, the entire capability—together with land-based photo voltaic cells—reached 2 million MW in 2024. Though the variety of floating and underwater photo voltaic cells is only a drop within the ocean in contrast with the entire capability, they provide the chance to make the most of open ocean area and current infrastructure, comparable to in between Turbinas eólicas offshore.

No entanto, como nos drones, as células solares subaquáticas também serão bloqueadas pela incrustação, e há um risco de que as ondas causarão condições favoráveis ​​para incrustação nas plataformas de células solares flutuantes. Portanto, os pesquisadores da DTU também veem um potencial para usar o novo revestimento em células solares debaixo d’água e na superfície do mar. No entanto, no momento, a próxima tarefa é desenvolver um revestimento que também funcione em sensores e câmeras subaquáticas, o que requer um revestimento ainda mais complexo.