Произведено в Политехнической школе Университета Сан -Паулу, оборудование генерирует тепловое излучение, аналогичное SOL
Внутренний солнечный симулятор — это оборудование, предназначенное для искусственного моделирования солнечного излучения в контролируемых средах и используемого для тестирования устройств и технологий, которые используют солнечное излучение, такие как термохимические реакторы, производство пара и горячие масла.
Ксеноновые лампы высокой интенсивности излучают свет, отражаются и концентрируются спутниковыми зеркалами, генерируя термолюминовый луч, похожий на солнце. Таким образом, можно выполнить тесты без необходимости идеальных внешних погодных условий, чистого неба без облаков.
Исследователи из политехнической школы Университета Сан -Паулу разработали и протестировали новый симулятор с высоким потоком в помещении, предназначенный для оптимизации высокотемпературных тепловых процессов и улучшения концентрированных технологий солнечной энергии.
Работа была выполнена в лаборатории альтернативных и возобновляемых энергетических систем. И симулятор уже работает и может использоваться в различных применениях, таких как термохимические реакции для производства водорода и синтеза газа (смеси водородного и монооксида углерода с высокой энергией); Поиск катализатора для оптимизации химических реакций; литейный завод из металлов и других материалов, которые требуют высоких температур; Тесты в солнечных духах для промышленных процессов.
«Наш симулятор использует 8 высокотемпературных дуговых ламп. Излучаемый свет отражается набором параболических зеркал, которые генерируют коллимированные лучи излучения, то есть с параллельными лучами. Эти балки сосредоточены на втором наборе параболических зеркал, которые будут сконцентрированы в общей фокусной точке, что позволяет моделировать интенсивные условия солнца в лаборатории. Основная цель создания этого «искусственного солнца» состоит в том, чтобы обеспечить контролируемые эксперименты в закрытых средах, превзойдя зависимость от естественного солнечного излучения, которое всегда подвержена дневному циклу и изменению климата »говорит исследователь Хосе Роберто Симуес Морейра, полный профессор в полити-USP, координатор сестры и в первую очередь ответственный за работу по повестке дня.
Реакции происходят в термохимическом реакторе, основанной на концепции «черной полости», установленной в общем направлении отражающих зеркал, в которой поглощается концентрированное излучение и может достигать температуры, способных преодолеть 2000 ° С.
Эти условия идеально подходят для выполнения специфических химических реакций, таких как производство водорода в результате процесса окисляции металла. В этом случае это происходит в двух этапах: в 1 -м металл окисляется в присутствии водяного пара, высвобождая газовый водород; Во 2 -м окисленный металл уменьшается до повторного использования, закрывая цикл.
Альтернативно, оборудование также позволяет производить метановый газ синтеза через реакцию метана водяного пара (H2O) (CH₄), генерируя угарный газ (CO) и водород (H₂), процесс, широко используемый в промышленности. Например, также могут возникнуть другие реакции, включающие биомассу в качестве сырья.
Simões сообщает, что основным дифференциалом нового симулятора Poly-USP по отношению к другому оборудованию жанра является использование вторичных спутниковых зеркал.
«Они отражают лучи, колимированные в центре внимания основного параболического зеркала, что позволяет более реалистичным условиям для лабораторных испытаний и возможных применений в среде на открытом воздухе, в отличие от традиционных эллипсоидальных отражателей».говорит.
Меры безопасности
Специальные меры безопасности были приняты для обеспечения честности операторов. Чтобы избежать риска взрыва лампы, пластина, связанная с системой охлаждения, поддерживает температуру системы в безопасном диапазоне. Кроме того, каждая лампа защищена передним стеклянным окном, которое блокирует случайное воздействие ультрафиолетовых выбросов и, в случае взрыва, предотвращает полеты мусора.
Система блокировки обеспечивает активацию и деактивацию источников света извне в тестовую комнату. И каждая лампа контролируется индивидуально, что позволяет вам отрегулировать количество облучения по цели по мере необходимости. Кроме того, весь набор установлен в комнате, наделенной системой взаимодействия, так что, если кто -то входит во время работы, весь набор ламп выключен. Потому что воздействие концентрированного термического излучения ламп может быть фатальным, особенно в соседних отношениях основного фокуса.
В исследовании использовались вычислительные методы (метод Монте -Карло) для отслеживания лучей, имитировать оптический путь света и количественно определять эффективность системы. Экспериментальные измерения проводили с помощью спектрофотометра и датчика теплового потока для определения концентрированной тепловой мощности и отображения распределения.
«Симулятор уже активен, и следующим шагом является обеспечение термохимических реакций в черной полости. С этой целью наша группа сосредоточена на исследованиях катализатора. Кроме того, мы изучаем адаптацию технологии к внешним приложениям, непосредственно используя солнечное излучение вместо ламп. Существует большой потенциал для применения в промышленности и в производстве чистого топлива, водяного пара и силовых циклов »говорит Симаес.
С информацией от Agência sp.
