Le rayonnement thermique est un rayonnement électromagnétique émis par tous les objets ayant une température et, de manière plus représentative, il existe le spectre du rayonnement solaire qui pénètre dans la Terre et provoque l'effet de serre.
Le contrôle et l'utilisation de l'énergie du rayonnement thermique émis par l'énergie solaire, la production d'énergie thermique et la chaleur résiduelle dans les sites industriels peuvent réduire le coût de production d'électricité. Par conséquent, l'intérêt pour la technologie de contrôle du spectre de rayonnement augmente dans des domaines tels que le refroidissement, la dissipation thermique et la production d'énergie.
Jusqu'à présent, la technologie de contrôle du spectre de rayonnement était principalement utilisée dans des conditions environnementales générales, mais depuis peu, des matériaux capables de résister à des environnements extrêmes tels que l'espace, l'aviation et le système TPV sont nécessaires.
Une équipe dirigée par le chercheur principal Jongbum Kim du Centre de recherche en nanophotonique a développé un matériau réfractaire pour contrôler le spectre du rayonnement thermique qui conserve ses propriétés optiques même à des températures élevées de 1 000 °C dans une atmosphère atmosphérique et un fort éclairage ultraviolet. L'étude est publiée dans Advanced Science .
L'équipe a fabriqué de l'oxyde de stannate de baryum (« LBSO ») dopé au lanthane sous la forme d'un film mince à l'échelle nanométrique sans contrainte de réseau par dépôt laser pulsé. Contrairement aux matériaux conducteurs réfractaires classiques tels que le tungstène, le nickel et le nitrure de titane, qui s'oxydent facilement à haute température, le matériau LBSO conserve ses performances même lorsqu'il est exposé à des températures élevées de 1 000 °C et à une lumière ultraviolette intense de 9 MW/cm 2 .
Les chercheurs ont ensuite fabriqué un émetteur thermique basé sur une structure multicouche avec une sélectivité spectrale élevée dans la bande infrarouge en utilisant du LBSO, et ont découvert que la structure multicouche était stable à la chaleur et à la lumière comme avec le film mince monocouche, confirmant ainsi son applicabilité à la production d'énergie TPV. technologie. Le matériau LBSO permet de transférer le rayonnement thermique à la cellule photovoltaïque sans aucune méthode supplémentaire pour l'empêcher de s'oxyder au contact de l'air.
"En tant qu'alternative aux énergies renouvelables solaires et éoliennes, dont la production d'électricité varie en fonction des conditions météorologiques, la technologie de production d'énergie thermoélectrique respectueuse de l'environnement qui utilise l'énergie rayonnante émise par le soleil et les environnements à haute température pour produire de l'électricité attire de plus en plus l'attention", a déclaré le KIST. chercheur principal Jongbum Kim. "LBSO contribuera à lutter contre le changement climatique et la crise énergétique en accélérant la commercialisation de la production d'énergie thermoélectrique."
Les chercheurs s'attendent à ce que le LBSO puisse être appliqué non seulement à la technologie de production d'énergie thermoélectrique et au recyclage de la chaleur résiduelle des équipements industriels, mais également à la technologie de gestion de la chaleur générée par l'exposition et l'absorption de la forte lumière solaire dans des environnements extrêmes tels que l'espace et l'aviation, comme il est très résistant à l'exposition aux UV.
Plus d'informations : Hyebi Kim et al, Stannate de baryum dopé au lanthane et à la pérovskite :un matériau réfractaire à indice proche de zéro pour les systèmes de récupération d'énergie à haute température, Science avancée (2023). DOI : 10.1002/advs.202302410
Informations sur le journal : Science avancée
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