阿拉比卡咖啡助力,科學家以有機膠體直接吸收太陽熱能

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 26 日 7:45 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly

阿拉比卡咖啡除了是種味道柔順、低咖啡因的高價位咖啡品種,現在它還有新用途,義大利科學家已運用含有阿拉比卡咖啡的膠體(流體),成功直接吸收太陽熱能。

太陽能資源豐富,人們透過或直接或間接的方法捕獲太陽能,其中吸收太陽能熱能的方法不多,人們目前主要也是以間接方法吸收太陽熱能,像是利用曲面鏡集中太陽能光,再由光熱原理把太陽能轉換成熱能,但這種方法占地廣,效率更會受限於環境的對流熱損失。

雖然世界上也不是沒有直接吸收太陽熱能的方法,但現在的碳基奈米膠體又具有細胞毒性(cytotoxicity)和環境污染問題,整體來看實在是得不償失。對此,義大利國家光學研究所科學家 Matteo Alberghini 已找出解決方案,研發有機無污染、穩定且製造本又低的膠體。

膠體聽起來是種神祕的化學術語,跟一般人日常生活沒有多大關聯,但其實餐桌上的豆漿、咖啡到書桌上的墨水等都是膠體,不同的材料也會有不同的功能。其中膠體表面可吸收熱,再轉移到內部的流體區域,能有效防止對流與輻射熱損失,因此也存有太陽集熱器和熱載體之用。

Alberghini 團隊則以蒸餾水、阿拉比卡咖啡,甘油和硫酸銅製成全新膠體 G30,他們進一步分析其光熱性質後,也發現該奈米膠體可直接吸收太陽熱能。

他們首先在水中加入咖啡懸浮液,並將之放入掃描電子顯微鏡(SEM)中來評估顆粒分布,之後科學家也為了降低凝固點與避免膠體內生成藻類或是黴菌,分別再加入甘油與硫酸銅。

為了驗證 G30 的吸熱效果,科學家也根據不同的蒸餾水比例進行儲能、光學特性等實驗,最後發現咖啡為膠體吸熱的背後功臣,一旦將蒸餾水比例提高,就會影響膠體的儲熱效果。

Alberghini 團隊也將咖啡基膠體與現有太陽集熱器進行比較,實驗結果顯示,咖啡膠體已展現出直接捕捉太陽熱能的潛力,最終結果也與電腦模型得出的數據一致,進一步證實咖啡膠體的光熱性能與傳統的間接吸收技術相似。

這讓科學家將來有望運用天然有機的方法來捕捉太陽熱能,讓人們的日常好朋友阿拉比卡咖啡可助太陽能蒸餾、太陽能海水淡化、加熱供暖和永續太陽能輻射冷卻等設備一臂之力,而未來該團隊是否會採用其他品種的咖啡、其他品種的咖啡光熱性能如何,目前未知。

(首圖來源:Flickr/Rob Taylor CC BY 2.0)