Nanopaces mit einem Durchmesser von mehreren zehn Nanometern können in Form von dünnen Filmen oder Paneelen hergestellt werden und die Umwandlung von Sonnenenergie darin kann Temperaturen von bis zu 600 Grad Celsius erreichen.

Die Forscher nutzten die Fähigkeit einiger Metall-Nanopartikel, große Mengen an Wärmeenergie zu erzeugen, wenn sie mit Licht der entsprechenden Wellenlänge bestrahlt werden.

„Das Herzstück unserer Technologie sind Titannitrid-Nanotubes, die ähnliche thermoplasmonische Eigenschaften wie Gold-Nanopartikel haben, aber etwa vierzigmal billiger sind. Darüber hinaus haben sie eine hohe Temperaturstabilität und eine vordefinierte zylindrische Form für den Einsatz als Nanopops. oder chemische Reaktoren Die entwickelte Technologie ermöglicht den schnellen Transfer in den industriellen Maßstab und die Produktion von Folien oder Platten, die mit Milliarden dicht gepackter Nanopartikel ausgestattet sind“, erklärt der Hauptautor des Projekts Alberto Naldoni vom CAtrin-Institut.

Ein Team von Olmützer Wissenschaftlern konnte experimentell Temperaturen von bis zu 600 °C im Inneren der Nanopopulationen nachweisen, was den relativ geringen Verlust bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie bestätigte.

„Im Vergleich zu kommerziellen Solar-zu-Wärme-Umwandlungssystemen wie Solartürmen ermöglicht uns unser Ansatz, sehr hohe Temperaturen mit viel geringeren Anforderungen an die Sonneneinstrahlung zu erreichen, was ein bedeutender technologischer und wirtschaftlicher Aspekt ist ein- bis zweimal höhere Strahlungsenergie. Dies ist der Hauptgrund, warum wir uns entschieden haben, die Technologie zu patentieren“, ergänzt těpán Kment, Leiter der Gruppe Photoelektrochemie bei CAtrin, der auch an der Universität für Bergwerke – Technische Universität Ostrava (VŠB- TUO).

Dank der hohen Effizienz der Solarenergieumwandlung (68 Prozent), geringen Produktionskosten und Energiebedarf wird der Einsatz von Solar-Nanopflanzen laut Experten vor allem im Bereich erneuerbarer Strom und fortschrittlicher Materialien für die Solarenergie angeboten. Experten in Tschechien prüfen aber auch andere Anwendungen.

„Ein Katalysator, eine Art chemischer Reaktionsbeschleuniger, kann an den Innenwänden von Nanoebenen angebracht werden. Wir haben die hohe Effizienz der Umwandlung von giftigem Kohlenmonoxid bei der Sonnentemperatur mit Rhodium-Nanopartikeln nachgewiesen“, sagte Radek Zbořil vom Olomouc Institute of CATRIN und VŠB-TUO in Ostrava.

Darüber hinaus können Nanopages seiner Meinung nach als chemische Nanoreaktoren fungieren, in denen solarinduzierte chemische Reaktionen mit einzigartiger Temperaturverteilung und -steuerung durchgeführt werden können, wodurch völlig neue Materialien hergestellt werden.

Auch als solarer Dampferzeuger bewies das Team die hohe Effizienz des Nanoofens.

„Damit ist es möglich, entwickelte Nanosysteme beispielsweise in neuen Meerwasser-Entsalzungstechnologien zu testen. Die hohe Effizienz und Verdampfungsrate solcher Solarreaktoren kann in Kombination mit anschließender Brüdenkondensation in modernen Technologien der Wasserreinigung und Entfernung von gelösten Schadstoffen genutzt werden. Offene Räume sind besonders für einige Schadstoffe da, die schwer zu entfernen sind“, sagte der Erstautor der Arbeit, Luca Mascareti von CAtrin.

An diesem mehrjährigen Projekt sind neben Forschern von CATRIN und VŠB-TUO auch Forscher der beiden US-amerikanischen Universitäten Purdue und Rice sowie der Universitäten in Triest, Mailand und Erlangen beteiligt.