هل الألومنيوم جيد للألواح الشمسية؟

الألومنيوم (أو الألومنيوم في الإنجليزية الأمريكية والإنجليزية الكندية) هو عنصر كيميائي بالرمز Al والرقم الذري 13. الألومنيوم لديه كثافة أقل من كثافة المعادن الشائعة الأخرى، بحوالي ثلث كثافة الفولاذ. وله صلة كبيرة بالأكسجين، ويشكل طبقة واقية من الأكسيد على السطح عند تعرضه للهواء. يشبه الألومنيوم الفضة بصريًا، سواء في لونه أو في قدرته الكبيرة على عكس الضوء. أنها لينة وغير مغناطيسية ومرن. وله نظير واحد مستقر، 27Al؛ هذا النظير شائع جدًا، مما يجعل الألومنيوم العنصر الثاني عشر الأكثر شيوعًا في الكون. يستخدم النشاط الإشعاعي لـ 26Al في التأريخ الإشعاعي.

كيميائيا، الألومنيوم هو معدن ما بعد التحول في مجموعة البورون. كما هو شائع في المجموعة، يشكل الألومنيوم مركبات بشكل أساسي في حالة الأكسدة +3. كاتيون الألومنيوم Al3+ صغير ومشحون للغاية؛ على هذا النحو، فهو مستقطب، وتميل أشكال روابط الألومنيوم نحو التساهمية. يؤدي التقارب القوي تجاه الأكسجين إلى ارتباط الألومنيوم بالأكسجين في الطبيعة على شكل أكاسيد؛ لهذا السبب، يوجد الألومنيوم على الأرض بشكل أساسي في صخور القشرة الأرضية، حيث يعد ثالث أكثر العناصر وفرة بعد الأكسجين والسيليكون، وليس في الوشاح، ولا يوجد أبدًا كمعدن حر.

تم الإعلان عن اكتشاف الألومنيوم في عام 1825 من قبل الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد. بدأ أول إنتاج صناعي للألمنيوم على يد الكيميائي الفرنسي هنري إتيان سانت كلير ديفيل في عام 1856. وأصبح الألومنيوم متاحًا بشكل أكبر للجمهور من خلال عملية هول-هيرولت التي طورها بشكل مستقل المهندس الفرنسي بول هيرولت والمهندس الأمريكي تشارلز مارتن هول في عام 1886، وأدى الإنتاج الضخم للألمنيوم إلى استخدامه على نطاق واسع في الصناعة والحياة اليومية. في الحربين العالميتين الأولى والثانية، كان الألومنيوم موردًا استراتيجيًا حاسمًا للطيران. في عام 1954، أصبح الألومنيوم المعدن غير الحديدي الأكثر إنتاجًا، متجاوزًا النحاس. في القرن الحادي والعشرين، تم استهلاك معظم الألومنيوم في النقل والهندسة والبناء والتعبئة والتغليف في الولايات المتحدة وأوروبا الغربية واليابان.

على الرغم من انتشاره في البيئة، إلا أنه لا يوجد كائن حي يستخدم أملاح الألومنيوم في عملية التمثيل الغذائي، ولكن الألومنيوم تتحمله النباتات والحيوانات جيدًا. وبسبب وفرة هذه الأملاح فإن احتمالية وجود دور بيولوجي لها محل اهتمام مستمر، والدراسات مستمرة.

طلب

أنظر أيضا: سبائك الألومنيوم

بلغ الإنتاج العالمي للألمنيوم في عام 2016 58.8 مليون طن متري. وقد تجاوز أي معدن آخر باستثناء الحديد (1,231 مليون طن متري).

غالبًا ما يكون الألومنيوم مخلوطًا، مما يحسن خواصه الميكانيكية بشكل ملحوظ، خاصة عند تلطيفه. على سبيل المثال، رقائق الألومنيوم وعلب المشروبات الشائعة هي عبارة عن سبائك بنسبة 92% إلى 99% من الألومنيوم.[140] عوامل صناعة السبائك الرئيسية هي النحاس والزنك والمغنيسيوم والمنغنيز والسيليكون (على سبيل المثال، دورالومين) مع مستويات المعادن الأخرى في نسبة قليلة من الوزن. تم خلط الألومنيوم، سواء المطروق أو المصبوب، مع: المنغنيز والسيليكون والمغنيسيوم والنحاس والزنك وغيرها. على سبيل المثال، تم تطوير عائلة سبائك Kynal من قبل شركة تصنيع المواد الكيميائية البريطانية Imperial Chemical Industries.

علبة ألمنيوم

الاستخدامات الرئيسية لمعدن الألومنيوم هي في:

• النقل (السيارات، الطائرات، الشاحنات، عربات السكك الحديدية، السفن البحرية، الدراجات، المركبات الفضائية، إلخ). يُستخدم الألومنيوم بسبب كثافته المنخفضة؛

• التعبئة والتغليف (العلب والرقائق والإطار وما إلى ذلك). يتم استخدام الألومنيوم لأنه غير سام (انظر أدناه)، وغير ممتص، ومقاوم للشظايا؛

• البناء والتشييد (النوافذ والأبواب والجوانب وأسلاك البناء والأغلفة والأسقف وما إلى ذلك). نظرًا لأن الفولاذ أرخص، يتم استخدام الألومنيوم عندما تكون الخفة أو مقاومة التآكل أو الميزات الهندسية مهمة؛

• الاستخدامات المتعلقة بالكهرباء (سبائك الموصلات والمحركات والمولدات والمحولات والمكثفات وغيرها). يتم استخدام الألومنيوم لأنه رخيص نسبيًا، وموصل للغاية، وله قوة ميكانيكية كافية وكثافة منخفضة، ويقاوم التآكل؛

• مجموعة واسعة من الأدوات المنزلية، من أواني الطبخ إلى الأثاث. تعد الكثافة المنخفضة والمظهر الجيد وسهولة التصنيع والمتانة من العوامل الرئيسية لاستخدام الألومنيوم؛

• الآلات والمعدات (معدات المعالجة، الأنابيب، الأدوات). يتم استخدام الألومنيوم بسبب مقاومته للتآكل، وعدم قابليته للاشتعال، وقوته الميكانيكية.

• حالات الكمبيوتر المحمول. نادرًا ما يستخدم حاليًا بدون صناعة السبائك،[144] ولكن يمكن إعادة تدوير الألومنيوم والألمنيوم النظيف له قيمة سوقية متبقية: على سبيل المثال، تم استخدام مادة علب المشروبات المستخدمة (UBC) لتغليف المكونات الإلكترونية للكمبيوتر المحمول MacBook Air أو الهاتف الذكي Pixel 5 أو ساعة Summit Lite الذكية.

ما هي المادة اللازمة لألواح الطاقة الشمسية؟

مادة الإطار الشمسي هي 6063 سبائك الألومنيوم.

AA 6063 عبارة عن سبيكة ألومنيوم، مع المغنيسيوم والسيليكون كعناصر صناعة السبائك. يتم الحفاظ على المعيار الذي يتحكم في تكوينه من قبل جمعية الألومنيوم. يتمتع بخصائص ميكانيكية جيدة بشكل عام ويمكن معالجته بالحرارة ولحامه. وهي تشبه سبائك الألومنيوم البريطانية HE9.

6063 هي السبائك الأكثر شيوعًا المستخدمة في بثق الألومنيوم. إنها تسمح بتكوين أشكال معقدة بأسطح ناعمة جدًا مناسبة للأكسدة، ولذلك فهي شائعة في التطبيقات المعمارية المرئية مثل إطارات النوافذ وإطارات الأبواب والأسقف وإطارات اللافتات.

التركيب الكيميائي

تكوين سبيكة 6063 هو: الألومنيوم أيوي 6063

العنصر التأسيسي	الحد الأدنى (٪ بالوزن)	الحد الأقصى (٪ بالوزن)
الألومنيوم (آل)	97.50%	99.35%
المغنيسيوم (ملغ)	0.45%	0.90%
السيليكون (سي)	0.20%	0.60%
الحديد (الحديد)	0	0.35%
الكروم (الكروم)	0	0.10%
النحاس (النحاس)	0	0.10%
المنغنيز (من)	0	0.10%
التيتانيوم (تي)	0	0.10%
الزنك (القصدير)	0	0.10%
آحرون	0	إجمالي 0.15% (0.05% لكل منهما)

الخواص الميكانيكية:

6063-T5

يتمتع T5 Temp 6063 بقوة شد نهائية لا تقل عن 140 ميجا باسكال (20000 رطل لكل بوصة مربعة) بسماكة تصل إلى 13 ملم (0.5 بوصة)، و130 ميجا باسكال (19000 رطل لكل بوصة مربعة) من 13 ملم (0.5 بوصة) وقوة إنتاج لا تقل عن 97 ميجا باسكال (14000 رطل لكل بوصة مربعة) حتى 13 ملم (0.5 بوصة) و 90 ميجا باسكال (13000 رطل لكل بوصة مربعة) من 13 إلى 25 ملم (0.5 إلى 1 بوصة). لديها استطالة 8٪.

6063-T6

يتمتع T6 Temper 6063 بقوة شد نهائية لا تقل عن 190 ميجا باسكال (28000 رطل لكل بوصة مربعة) وقوة إنتاج لا تقل عن 160 ميجا باسكال (23000 رطل لكل بوصة مربعة). بسماكة 3.15 ملم (0.124 بوصة) أو أقل، تكون استطالتها 8% أو أكثر؛ وفي المقاطع السميكة، تبلغ استطالة 10%.

خاتمة

يستخدم 6063 في التصنيع المعماري وإطارات النوافذ والأبواب والأنابيب والأنابيب وأثاث الألمنيوم. لذلك فهو جيد للاستخدام في الألواح الشمسية.