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esponja solar
Los ingenieros del MIT han inventado un dispositivo similar a una esponja envuelto en burbujas que absorbe la luz solar natural y calienta el agua a temperaturas de ebullición, generando vapor a través de sus poros.
El generador de vapor solar no requiere costosos espejos o lentes para concentrar la luz solar. En cambio, se basa en materiales de baja tecnología para capturar la luz solar y concentrarla en forma de calor. Luego, el calor se dirige hacia los poros de la esponja, que extraen agua y la liberan en forma de vapor.
A partir de sus experimentos, incluido uno en el que colocaron la esponja solar en el techo del Edificio 3 del MIT, los investigadores descubrieron que la estructura calentaba el agua hasta su temperatura de ebullición de 100 °C. La esponja puede generar vapor en cuestión de minutos (ya veces solo segundos), incluso en días nublados y relativamente fríos.
El plástico de burbujas ayuda al generador de vapor solar a atrapar el calor del sol.
El diseño puede proporcionar alternativas económicas para la desalinización, el calentamiento de agua residencial, el tratamiento de aguas residuales y la esterilización de herramientas médicas.
La investigación fue dirigida por George Ni, estudiante de posgrado del MIT, y Gang Chen, profesor de ingeniería eléctrica y director del Departamento de Ingeniería Mecánica.
Un componente clave del diseño es un absorbente espectralmente selectivo, una película azul similar a un metal que se usa comúnmente en los calentadores solares de agua. El material absorbe radiación en el rango visible del espectro electromagnético, pero no irradia en el rango infrarrojo, lo que significa que absorbe la luz solar y atrapa el calor, minimizando la pérdida de calor.
Dado que el cobre conduce el calor de manera eficiente, los investigadores montaron una lámina delgada de cobre recubierta con el absorbente espectralmente selectivo en una pieza de espuma flotante aislante térmicamente. Sin embargo, descubrieron que a pesar de que la estructura no irradiaba mucho calor hacia el medio ambiente, el calor seguía escapando por convección, en el que las moléculas de aire en movimiento, como el viento, enfriarían naturalmente la superficie.
Una solución a este problema provino de la hija de 16 años de Chen, que entonces estaba trabajando en un proyecto de feria de ciencias: un invernadero improvisado hecho con materiales simples, incluido plástico de burbujas.
¡Pudo calentarlo a 160 °F, en invierno! Chen dice. Fue muy efectivo.
Chen le propuso a Ni que el material de empaque podría usarse para evitar la pérdida de calor por convección. Cubrir la esponja con él dejaría pasar la luz del sol a través del envoltorio transparente del material mientras atrapaba el aire en sus burbujas aislantes.
Al principio era muy escéptico con la idea, recuerda Ni. Pensé que no era un material de alto rendimiento. Pero probamos el plástico de burbujas más transparente con burbujas más grandes para lograr un mayor efecto de atrapamiento de aire, y resulta que funciona. Ahora, gracias a este plástico de burbujas, no necesitamos espejos para concentrar el sol.
Si bien el prototipo convirtió solo el 20 por ciento de la luz solar entrante en vapor, los investigadores planean explorar otros materiales, incluidas diferentes configuraciones de plástico de burbujas, para mejorar el rendimiento del dispositivo de bajo costo.