n KEMITEKNIK Malingsteknologi til undervandssolceller Solceller fungerer under vand, men uden beskyttelse gror panelerne til. Kan man designe en maling, som lader sollys passere, samtidig med at den holder sig fri for alger og rurer? Af Søren Kiil, Narayanan Rajagopalan og Claus E. Weinell, The Hempel Foundation Coatings Science and Technology Center (CoaST), DTU Kemiteknik Undervandsdroner, alt efter typen, opererer i kortere eller længere tid i verdenshavene. Anvendelserne spænder fra udforskning af havbunden (inklu- siv geopolitiske formål for eksempel i Arktis), over foranstaltninger mod miner til overvågning og inspektioner. Frem- driftssystemet, sensorer og kameraer er drevet af batterier, som lades op, når dronen lægger sig i overfladen med et el - ler flere solpaneler vendt mod lyset. Den optiske effektivitet er imidlertid svær at opretholde over en længere periode, fordi alger, bakterier, rurer og tang vokser ind på panelerne. På samme måde er planer om elektrisk udstyr og solcelleparker under vand, det såkaldte Internet of Underwater Things , afhængige af begro- ningshæmmende foranstaltninger [1]. En fordel ved undervandssolceller er, at de holdes nedkølede ved en stabil temperatur og opnår højere effektivi - tet end ved en landplacering. Desuden undgår man støv og ekskrementer på panelerne; at optage landbrugs- eller rekreative arealer, og at bygninger eller beplantning skygger for sollyset. Til gengæld er de sværere at komme til, skal kunne holde til stærk havstrøm, og altså være begroningsfri. Solceller til brug under havoverfladen er en lidt anderledes teknologi end dem på land, fordi man kun udnytter synligt lys, da ultraviolet og infrarød stråling henholdsvis spredes og absorberes af vand. Under meget klare forhold kan solceller fungere ned til 30 meter, men mere normalt vil det være at placere dem 20-50 centimeter under vandover- fladen [2]. Solpaneler kan også place - res på flydende platforme, der følger bølgernes bevægelser, men også her, i ”splash-zonen”, kan begroning være et problem [3]. I 2030 forventes den globale installerede kapacitet af flydende solceller på havet i øvrigt at stige fra de nuværende 4.000 til 30.000 MW [3], og panelerne placeres for eksempel på den (delvis) frie plads mellem havvindmøl- ler, så vind og sol kan få gavn af den samme offshore infrastruktur. I et projekt finansieret af The Office of Naval Research, under den amerikanske flåde, har vi designet, formuleret og testet en lysgennemtrængelig, selvpole- rende antifoulingmaling til undervands- solceller. Indeværende artikel gengiver de vigtigste resultater, mens detaljer kan findes i Rajagopalan og Kiil [4]. Selvpolerende bundmaling Omkring 90 procent af den kommer - cielle skibsfart anvender kemisk aktive bundmalinger (antifoulingmalinger), som er komplekse produkter, der består af pigmenter, bindere, fyldstoffer og ad - ditiver. Binderfasen er en reaktiv poly- mer, der i kombination med et eller flere vandopløselige pigmenter får malingen til at polere i havvand, og der etableres et pigmentudludet lag på måske 10 µm som vist i figur 1. Da opløseligt Cu 2 O-pigment (bio - cid) er kraftigt lysabsorberende og det udludede lag og ZnO-partikler spreder sollyset, er malingen heldækkende, så Figur 1. Tværsnit af selvpolerende bundmaling. Yderst, mod havvandet, dannes et po- røst, pigmentudludet lag. Modificeret og gengivet fra [4] med tilladelse fra Elsevier. Krav til maling Lav lysspredning og reflektion Lav grad af absorption af sollys Hurtigpolerende maling Høj begroningsmodstand Lang levetid af maling Lang transmissionsvej for fotoner Tilgang d p << 400 nm og lav partikelkoncentration d p >> 10 nm og lav partikelkoncentration d p << 100 nm og passende binder (blanding) Høj partikelkoncentration Høj filmtykkelse En vis grad af uklarhed i malingen Tabel 1. Kvalitative betragtninger for en selvpolerende antifoulingmaling til undervands- solceller baseret på opløselige pigmentpartikler. De 400 nm er den nedre grænse for synligt lys og d p henviser til diameteren af Cu 2 O og/eller ZnO-partikler (biocider). 6 Dansk Kemi, 106, nr. 1, 2025 -
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her