Produção de superfícies seletivas de Ni/NiO para aplicações em coletores solares

Abstract

Novas tecnologias e novos materiais vêm sendo desenvolvidos a fim de tornar a tecnologia solar economicamente mais atrativa. Materiais como o níquel (Ni) e o óxido de níquel (NiO) depositados sobre alumínio têm-se destacado em várias aplicações fototérmicas atuando como superfícies seletivas para a faixa do espectro solar. As superfícies seletivas são as placas absorvedoras de calor dos coletores solares. Neste trabalho foram produzidos filmes finos de Ni/NiO em substrato de alumínio por processos químicos e eletrolíticos seguidos de oxidação e por deposição física, magnetron sputtering. A deposição química com posterior oxidação consistiu na inovação desse projeto. Assim, foram obtidas superfícies seletivas com alta absortância solar, maior que 85%, e baixa emitância térmica, menor que 15%, a fim de se aquecer água para fins sanitários, secagem de grãos, além de diversas aplicações nas indústrias têxteis e químicas com uma melhor relação custo-benefício. O fator de seletividade destas superfícies foi maior que 6, o que as caracterizaram como moderamente e altamente seletivas. A composição química dos filmes de Ni/NiO foi determinada por espectroscopia de emissão óptica por centelhamento. As espessuras foram medidas por microscopia de força atômica e por perfilometria, sendo obtidos filmes da ordem de nanômetros. A identificação e a evolução das fases de Ni e NiO em função da temperatura e do tempo para oxidação foram analisadas por difração de raios X. A estrutura dos filmes quanto às respectivas fases e quanto às formas dos grãos foram examinadas ao microscópio eletrônico de varredura e ao microscópio dual de feixe de íons e elétrons. A absortância solar foi medida por espectroscopia na região do visível e infravermelho próximo. A emitância térmica dos filmes de Ni/NiO foi determinada a partir das medidas da absortância na região do infravermelho médio e distante.