Influência do tipo de camadas e variações de temperatura nas propriedades ópticas de superfícies absorvedoras solares
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/25117 |
Resumo: | Solar energy can be used to generate electricity, through photovoltaic modules, or used to heat water, through solar collectors. However, the thermal efficiency of the solar collector depends on the selective coverage that covers the collector's absorber plate. These coatings are called selective surfaces and are materials that focus on having a high absorption capacity for solar radiation and low emissivity in the infrared. This work aims to evaluate the influence of the types of materials used in the production of solar absorbing surfaces (SSA) and their influence on the optical and morphological properties. For this purpose, chromium based SSA with and without anti-reflective layer will be produced by the Sputtering technique, in four different configurations, deposited on a stainless-steel substrate AISI 304 treated with electropolishing. The SSA will be characterized, optically and microstructurally via UV-Vis and FTIR Spectroscopy, Profiling and X-Ray Diffraction. The addition of an anti-reflective layer of chromium oxide or silica obtained satisfactory results, increasing the absorptivity by 2.34% and 1.66%, respectively. The best film produced was chromium-based with an anti-reflective layer of chromium oxide with heat treatment of 100 °C, obtaining an absorbance of 99.13%, with a roughness of 0.01 μm, however, X-Ray Diffraction (XRD) exhibited only characteristic peaks of the phase (Fe-γ austenite), corresponding to the phase present in the steel substrate. The results obtained in Optical Profiling indicate that the heat treatment did not provide high changes in the surface of the sample, since the films have high average absorbances above 97%, however the absorbance of the samples increases according to the decrease in roughness for most of the treatments, except for C1, which had high roughness and high absorbance. |
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Influência do tipo de camadas e variações de temperatura nas propriedades ópticas de superfícies absorvedoras solaresSuperfície absorvedora a aase de cromoTratamento superficialTramento térmicoSputteringChrome-based absorber surfaceSurface treatmentHeat treatmentCNPQ::ENGENHARIASSolar energy can be used to generate electricity, through photovoltaic modules, or used to heat water, through solar collectors. However, the thermal efficiency of the solar collector depends on the selective coverage that covers the collector's absorber plate. These coatings are called selective surfaces and are materials that focus on having a high absorption capacity for solar radiation and low emissivity in the infrared. This work aims to evaluate the influence of the types of materials used in the production of solar absorbing surfaces (SSA) and their influence on the optical and morphological properties. For this purpose, chromium based SSA with and without anti-reflective layer will be produced by the Sputtering technique, in four different configurations, deposited on a stainless-steel substrate AISI 304 treated with electropolishing. The SSA will be characterized, optically and microstructurally via UV-Vis and FTIR Spectroscopy, Profiling and X-Ray Diffraction. The addition of an anti-reflective layer of chromium oxide or silica obtained satisfactory results, increasing the absorptivity by 2.34% and 1.66%, respectively. The best film produced was chromium-based with an anti-reflective layer of chromium oxide with heat treatment of 100 °C, obtaining an absorbance of 99.13%, with a roughness of 0.01 μm, however, X-Ray Diffraction (XRD) exhibited only characteristic peaks of the phase (Fe-γ austenite), corresponding to the phase present in the steel substrate. The results obtained in Optical Profiling indicate that the heat treatment did not provide high changes in the surface of the sample, since the films have high average absorbances above 97%, however the absorbance of the samples increases according to the decrease in roughness for most of the treatments, except for C1, which had high roughness and high absorbance.Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado da Paraíba - FAPESQA energia solar pode ser aproveitada para geração de eletricidade, por meio dos módulos fotovoltaicos, ou aproveitada para aquecimento de água, por meio de coletores solares. Contudo, a eficiência térmica do coletor solar depende da cobertura seletiva que recobre a placa absorvedora do coletor. Esses revestimentos são chamados de superfícies seletivas, e são materiais que tem como foco apresentar alta capacidade de absorção da radiação solar e baixa emissividade no infravermelho. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência dos tipos de materiais utilizados na produção de superfícies solares absorvedoras (SSA) e sua influência nas propriedades ópticas e morfológicas. Para tanto foram produzidos, pela técnica de Sputtering, SSA a base de cromo com e sem camada antirreflexiva, em quatro diferentes configurações, depositadas em substrato de aço inoxidável AISI 304, tratado com eletropolimento. As SSA foram caracterizadas, óptica e microestruturalmente via Espectroscopia UV-Vis e FTIR, Perfilometria e Difração de Raios-X. A adição de uma camada antirreflexiva de óxido de cromo ou de sílica, obteve resultados satisfatórios, aumentando respectivamente a absortividade em 2,34% e 1,66%. O melhor filme produzido foi a base de cromo com uma camada antirreflexiva de óxido de cromo com tratamento térmico de 100 oC, obtendo uma absortância de 99,13%, com rugosidade média de 0,01 μm, entretanto a difração de Raios X (DRX) exibiu apenas picos característicos da fase (austenita Fe-γ), correspondentes à fase presente no substrato de aço. Os resultados obtidos na Perfilometria Óptica indicam que o tratamento térmico não proporcionou mudanças elevadas na superfície da amostra, visto que os filmes possuem absortâncias médias elevadas acima de 97%, no entanto a absortância das amostras aumenta de acordo com a diminuição da rugosidade para a maioria dos tratamentos, exceto para C1, que obteve alta rugosidade e alta absortância.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia de Energias RenováveisPrograma de Pós-Graduação em Energias RenováveisUFPBGomes, Kelly Cristianehttp://lattes.cnpq.br/0678485152961068Silva, Mikaely Renaly Carlos da2022-10-19T17:44:02Z2022-07-022022-10-19T17:44:02Z2022-01-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/25117porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2022-10-25T12:26:51Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/25117Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2022-10-25T12:26:51Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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