science >> Wetenschap >  >> Fysica

Oud pigment kan de energie-efficiëntie verhogen

Krediet:iStock/Freeartiest

Een kleur die duizenden jaren geleden door Egyptenaren is ontwikkeld, heeft ook een moderne toepassing - het pigment kan de energie-efficiëntie verhogen door daken en muren te koelen, en kan ook zonne-opwekking van elektriciteit via ramen mogelijk maken.

Egyptisch blauw, afgeleid van calciumkopersilicaat, werd routinematig gebruikt op oude afbeeldingen van goden en royalty's. Eerdere studies hebben aangetoond dat wanneer Egyptisch blauw zichtbaar licht absorbeert, het zendt dan licht uit in het nabij-infrarode bereik. Nu heeft een team onder leiding van onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy (Berkeley Lab) bevestigd dat de fluorescentie van het pigment 10 keer sterker kan zijn dan eerder werd gedacht.

Het meten van de temperatuur van oppervlakken die zijn gecoat in Egyptisch blauw en verwante verbindingen terwijl ze worden blootgesteld aan zonlicht, Onderzoekers van Berkeley Lab ontdekten dat de fluorescerende blauwe kleuren bijna 100 procent zoveel fotonen kunnen uitstoten als ze absorberen. De energie-efficiëntie van het emissieproces is tot 70 procent (de infraroodfotonen dragen minder energie dan zichtbare fotonen).

De bevinding draagt ​​bij aan inzichten over welke kleuren het meest effectief zijn voor het koelen van daken en gevels in zonnige klimaten. Hoewel wit de meest conventionele en effectieve keuze is om een ​​gebouw koel te houden door zonlicht te reflecteren en het energieverbruik voor airconditioning te verminderen, gebouweigenaren hebben om esthetische redenen vaak niet-witte kleuren nodig. Bijvoorbeeld, helderwitte asfaltshingles worden bijna nooit gebruikt op hellende woondaken.

Wetenschappers van Berkeley Lab hebben de temperatuurstijging boven de luchttemperatuur gemeten in de volle zon voor vijf met pigment gecoate monsters, elk 75 millimeter vierkant. De witte en zwarte monsters tonen lage en hoge temperaturen. Krediet:Berkeley Lab

Onderzoekers van Berkeley Lab hebben al aangetoond dat fluorescerende robijnrode pigmenten een effectief alternatief kunnen zijn voor wit; dit inzicht in Egyptisch blauw wordt toegevoegd aan het menu met verkoelende kleurkeuzes. Verder, ze ontdekten dat fluorescerende groene en zwarte kleuren kunnen worden geproduceerd met gele en oranje co-pigmenten. De nieuwe bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde .

Naast het koelpotentieel voor gebouwen, De fluorescentie van Egyptisch blauw kan ook nuttig zijn bij het produceren van zonne-energie. Gebruikt op ramen getint met het blauw, fotovoltaïsche cellen aan de randen kunnen de gefluoresceerde nabij-infrarode energie omzetten in elektriciteit.

Aanzienlijk onderzoek door de jaren heen van de Heat Island Group van Berkeley Lab heeft uitgewezen dat reflecterende daken en muren gebouwen en auto's kunnen koelen. Dit vermindert de behoefte aan airconditioning en verzacht het stedelijk hitte-eilandeffect. Door de zonnestralen terug te reflecteren naar de ruimte, deze koele materialen geven ook minder warmte af aan de atmosfeer, waardoor de planeet afkoelt en de opwarmingseffecten van aanzienlijke hoeveelheden broeikasgasemissies worden gecompenseerd.