در چشم انداز به سرعت در حال تحول انرژی پاک، نوآوری مواد به یک نیروی کلیدی محرک پیشرفت صنعتی تبدیل شده است. تیتانیوم، فلزی که در زمینههای هوافضا و پزشکی بسیار مورد توجه است، اکنون ویژگیهای منحصر به فرد خود را در بخش خورشیدی به نمایش میگذارد و راهحلهای نوآورانهای برای فناوریهای فتوولتائیک و انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) ارائه میکند.
سلول های خورشیدی مبتنی بر تیتانیوم نوید آینده فتوولتائیک جدیدی را می دهند
یک موسسه تحقیقاتی ژاپنی با موفقیت اولین سلول خورشیدی جهان را با استفاده از تیتانیوم به عنوان ماده اصلی توسعه داد. این طراحی جدید از ترکیبی نوآورانه از دی اکسید تیتانیوم و سلنیوم استفاده می کند که از مسیر سنتی مبتنی بر سیلیکون- دور می شود. آزمایشات اولیه پتانسیل قدرت نظری را تا هزار برابر بیشتر از سلول های سیلیکونی معمولی نشان می دهد. اگرچه تجاری سازی یک هدف آینده باقی می ماند، اما این پیشرفت راه جدیدی را برای توسعه فناوری های فتوولتائیک باز می کند.
آلیاژهای تیتانیوم نقش مهمی در انرژی متمرکز خورشیدی دارند
در کارخانه CSP برج نمک مذاب 100 مگاواتی در Dunhuang، چین، لولههای جاذب کامپوزیت تیتانیوم{1}}یک رکورد صنعتی را به نام خود ثبت کردند. تیتانیوم{3}}لولههای کامپوزیت مسی عملکرد پایداری را در دمای بالای 580 درجه حفظ میکنند و مستقیماً کارخانه را در دستیابی به راندمان تبدیل حرارتی در کلاس جهانی بیش از 42% پشتیبانی میکنند. این دستاورد به مقاومت استثنایی تیتانیوم در برابر حرارت بالا و مقاومت در برابر خوردگی نسبت داده میشود که عملکرد طولانیمدت- و قابل اعتماد برای تأسیسات CSP را تضمین میکند.
سیستمهای نصب هوشمند آلیاژ تیتانیوم راندمان تولید برق را افزایش میدهند
سیستم نصب آلیاژ حافظه دار تیتانیوم{0}}نیکل شکل مستقر در پارک خورشیدی دبی کاربرد هوشمندانه تیتانیوم را نشان می دهد. این پایهها میتوانند به طور خودکار زاویه خود را در پاسخ به تغییرات دما تنظیم کنند و ردیابی دقیق خورشید را ممکن میسازند. در مقایسه با سازههای فولادی سنتی، 40 درصد سبکتر هستند و عملاً نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند و بهطور چشمگیری هزینههای عملیاتی چرخه حیات نیروگاههای خورشیدی را کاهش میدهند.
تیتانیوم قابلیت اطمینان طولانی مدت سیستم های فتوولتائیک را تضمین می کند
در نیروگاه های فتوولتائیک واقع در محیط های خشن، صفحات آلیاژ تیتانیوم به عنوان زیرلایه حیاتی یا مواد ورق پشتی عمل می کنند. مقاومت بالای آنها در برابر خوردگی سلول های خورشیدی را در برابر پاشش نمک، رطوبت بالا و فرسایش شیمیایی محافظت می کند و عمر عملیاتی نیروگاه ها را افزایش می دهد. این باعث می شود آنها به ویژه برای محیط های چالش برانگیز مانند مناطق ساحلی و مناطق صنعتی مناسب باشند.
کاربردهای پیشرفته تیتانیوم استفاده از انرژی خورشیدی را گسترش می دهد
استفاده نوآورانه از تیتانیوم در انرژی خورشیدی فراتر از تولید برق است. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه نورث ایسترن ماده λ-Ti3O5 را ایجاد کرد که به نرخ جذب 96.4 درصد در سراسر طیف خورشیدی کامل میرسد و رکورد جدیدی را برای تبخیر نمکزدایی خورشیدی بسیار کارآمد و بدون نمک-بهجا میآورد. همزمان، محققان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی از مواد نیترید تیتانیوم اصلاحشده برای نشان دادن موفقیتآمیز چرخه جذب و انتشار CO2 با هدایت خورشیدی استفاده کردهاند که یک مسیر فناوری جدید به سمت اهداف خنثی کربن ارائه میکند.
با افزایش سرعت انتقال انرژی جهانی، چشم انداز کاربرد تیتانیوم در صنعت خورشیدی بسیار گسترده است. با این حال، هزینه همچنان عامل اصلی محدود کننده پذیرش گسترده آن است. کارشناسان صنعت پیشنهاد میکنند که با بلوغ فرآیندهای تولید و افزایش مقیاس تولید، انتظار میرود که هزینه مواد تیتانیوم به تدریج کاهش یابد و رقابتپذیری آن در کاربردهای خورشیدی پیشرفته- افزایش یابد.
در حال حاضر، کاربرد فلز تیتانیوم در زمینه خورشیدی در حال گذار از پروژه های نمایشی به تبلیغات تجاری است. با نگاهی به آینده، با پیشرفتهای مستمر در علم مواد و تقاضای فزاینده برای انرژی پاک، تیتانیوم نقش مهمی را در{1} نسل بعدی فنآوریهای خورشیدی ایفا میکند و از توسعه انرژی پایدار جهانی پشتیبانی میکند.
