172031. lajstromszámú szabadalom • Fényenergia-átalakító
MAGTAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1975. X. 17. (IE-717) Amerikai Egyesült Államok-beli elsőbbsége: 1974.X. 18.(515.780) Közzététel napja: 1977. XII. 28. Megjelent: 1978. XI. 30. 172031 Nemzetközi osztályozás: F 24 J 3/00 í3/s j -I e na Feltalálók: Cuomo Jerome John mérnök, Woodall Jerry McPherson mérnök, Ziegler James Francis mérnök, Amerikai Egyesült Államok Tulajdonos: International Business Machines Coorporation, Armonk, New York 10504, Amerikai Egyesült Államok Fényenergia-átalakító 1 A találmány tárgya fényenergia-átalakító, amely fényenergiából hőenergiát állít elő. A beeső napfénynek hőenergiává történő átalakítása napjainkban széleskörű érdeklődésre tart számot. Mióta a Kirchoff-törvény megteremtette a kapcso- 5 latot az abszorpció és az emisszió között, a napfény energiájának befogására irányuló kísérletek olyan anyagok kifejlesztésére irányultak, amelyeknek a napfény hullámhossz tartományában, (elsősorban a látható fény spektrumában) nagy az abszorbeáló 10 képessége, és kicsi a rendszer működési hőmérsékletén az emissziós együtthatója (az 550 C°os működési hőmérséklet megfelel a fekete test infravörös sugárzásának, ez a turboelektromos generátorokban alkalmazott gőznyomásnál a tipikus érték). 15 Az ennek az alapelvnek a felhasználásával készített eszközök többrétegű szerkezetek, amelyeket interferencia lemezkötegnek vagy térfogat-abszorbens lemezkötegnek; neveznek. Ilyen berendezés írnak le a „Physics Looks at Solar Energy" című cikkükben. A. 20 B. Meinel és szerzőtársai a Physics Today 1972. februári számának 44-50. oldalain. Az ilyen lemezkötegek szelektív felületet alkotnak, amely az 1,3 mikronnál rövidebb hullámhosszúságú sugárzás számára fekete, a hosszabb hullámokkal szemben 25 viszont tükörként viselkedik. Ily módon a lemezköteg kettős rendeltetésű felület megvalósítására szolgál, nevezetesen nagy abszorpciójú, a napsugár emissziós sávjában, és kicsi emissziójú a fekete test emissziós sávjában, ily módon jól használható a fényenergiának 30 hőtartályokban történő befogására. Az ilyen berendezések bizonytalan stabilitásúak az 550 C°-os mérsékelt hőmérsékleten, és mikronnál kisebb vastagsági tűrések betartását igénylik a napenergia átalakításához szükséges viszonylag nagy méretű felületek kiakításánál. A vékony rötegek *' kölcsönhatásáról és diffúziós viselkedéséről egyenlőre kevés ismeretanyag áll rendelkezésre, így az ilyen eszközök működésének legfőbb akadályát a vékony rétegek instabilitása jelenti. A találmány szerinti fényenergia-átalakító fényenergiából hőenergiát állít elő, és ehhez az átalakításhoz egy abszorbeáló geometriai labirintus felületet alkalmaz, amely geometriailag hasonló felépítésű, mint az akusztikai visszhangmentes felületek. Az optikai fényabszorbeáló felület olyan sorbarendezett tüskék sűrű erdejéből áll, amelyeknek a mérete a látható fény hullámhosszának nagyságrendjébe esik, és a tüskék távolsága néhányszorosa a látható fény hullámhosszának. Az ilyen felület hatékonyan abszorbeálja a fényt, mivel a beeső és a tüske labirintusba behatoló fénysugár többszörös reflexiója hasonlóképpen megy végbe, mint a hang többszörös reflexiója, a visszhangmentes kamrákban. Egy keskeny beesési kúpszögre vonatkoztatva, amely a tüskék irányához képest mérhető, a labirintus abszorpciója közelítőleg egységnyi. Mindamellett a félgömb felületre vonatkoztatott emissziónak csupán kis része jut koncentrálva erre a keskeny kúpszögre. Ily módon, ha a napfényenergia átalakítására szolgáló
