Рассмотрено современное состояние проблемы преобразования солнечного излучения в пар с применением нанотехнологий и наноматериалов. Основное внимание уделяется использованию новых наноструктурированных материалов, в том числе графеновых компонентов, для производства пара, в частности применению последних в качестве плавающих или объемных поглотителей. Проведена классификация подобных поглотителей, рассмотрены их физико-технологические особенности и предпочтительные варианты для различных сфер применения. Отмечено, что в различных областях использования вопрос об эффективности поверхностных или объемных поглотителей должен рассматриваться специально. Дано описание теплофизических процессов, происходящих при поглощении излучения и нагреве наножидкости, для схем поглощения различных типов. Сформулированы модели для описания процессов термофотоники и наноплазмоники, которые лежат в основе описания поглощения солнечного излучения нанокомпонентами. Рассмотрены основные процессы, происходящие при наноплазмонном нагреве солнечной радиацией нанокомпонентов, а также тепломассообмен между нанокомпонентами с окружающей средой. Особое внимание уделено генерации пара плазмонными наночастицами и графеновыми хлопьями, которые в настоящее время рассматриваются как основные элементы перспективных систем для эффективного преобразования солнечного излучения. Дано описание свойств материалов и их компонентов, используемых для поглощения солнечного излучения. Приведены материалы, которые уже показали свою высокую эффективность для солнечного поглощения. Описаны свойства наножидкостей для объемного поглощения солнечного излучения и последующего локализованного нагрева. Отмечена важная роль новых механизмов генерации пара на плазмонных наночастицах и графеновых хлопьях. Представлены мезоразмерные и наноструктурированные поглотители солнечного излучения, которые могут обеспечивать генерацию пара, используемого не только для производства энергии, но и для опреснения и стерилизации воды. Рассмотрены основные нерешенные проблемы в применении нанокомпонентов для солнечной теплоэнергетики, а также поставлены новые задачи, решение которых позволит сделать существенные шаги в использовании таких систем для преобразования солнечной энергии.
展开▼
