科学家利用太阳能代替化石燃料产生超过 1,000°C 的热量

瑞士的研究人员希望利用太阳的热量，而不是燃烧化石燃料来冶炼钢铁和煮水泥。这项概念验证研究于 5 月 15 日发表在《Device》杂志上，使用合成石英在超过 1,000°C (1,832°F) 的温度下捕获太阳能，展示了该方法在为碳密集型行业提供清洁能源方面的潜在作用。

“为了应对气候变化，我们需要总体上实现能源脱碳，”瑞士苏黎世联邦理工学院的通讯作者埃米利亚诺·卡萨蒂说。 “人们往往只将电视为能源，但事实上，大约一半的能源是以热的形式使用的。”

玻璃、钢铁、水泥和陶瓷是现代文明的核心，对于建造从汽车发动机到摩天大楼的一切都至关重要。然而，制造这些材料需要超过 1,000°C 的温度，并且严重依赖燃烧化石燃料来获取热量。

这些行业约占全球能源消耗的25%。研究人员探索了一种使用太阳能接收器的清洁能源替代方案，该接收器通过数千个太阳跟踪镜聚集并产生热量。然而，该技术在 1000°C 以上的温度下难以有效传输太阳能。

为了提高太阳能接收器的效率，卡萨蒂转向使用石英等半透明材料，这种材料可以捕获阳光，这种现象称为热阱效应。该团队通过将合成石英棒连接到不透明硅盘上作为能量吸收器，制作了一种热捕获装置。

当他们将该装置暴露在相当于 136 个太阳光的能量通量下时，吸收板达到 1,050°C (1,922°F)，而石英棒的另一端仍保持在 600°C (1,112°F)。

“之前的研究仅成功证明了高达 170°C (338°F) 的热阱效应，”Casati 说道。 “我们的研究表明，太阳能热捕获不仅可以在低温下发挥作用，而且可以在远高于 1,000°C 的温度下发挥作用。这对于展示其在现实世界工业应用中的潜力至关重要。”

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