Добър ли е алуминият за слънчеви панели?

Алуминият (или алуминий на американски английски и канадски английски) е химичен елемент със символа Al и атомен номер 13. Алуминият има плътност, по-ниска от тази на другите обикновени метали, приблизително една трета от тази на стоманата. Има голям афинитет към кислорода и образува защитен слой от оксид на повърхността, когато е изложен на въздух. Алуминият визуално наподобява среброто, както по цвят, така и по голямата си способност да отразява светлината. Той е мек, немагнитен и пластичен. Има един стабилен изотоп, 27Al; този изотоп е много често срещан, което прави алуминия дванадесетият най-често срещан елемент във Вселената. Радиоактивността на 26Al се използва при радиодатиране.

Химически алуминият е пост-преходен метал в групата на бора; както е обичайно за групата, алуминият образува съединения предимно в степен на окисление +3. Алуминиевият катион Al3+ е малък и силно зареден; като такъв, той е поляризиращ и връзките на алуминиевите форми са склонни към ковалентност. Силният афинитет към кислорода води до общата връзка на алуминия с кислорода в природата под формата на оксиди; поради тази причина алуминият се намира на Земята предимно в скалите в земната кора, където е третият най-разпространен елемент след кислорода и силиция, а не в мантията и практически никога като свободен метал.

Откриването на алуминия е обявено през 1825 г. от датския физик Ханс Кристиан Ерстед. Първото промишлено производство на алуминий е инициирано от френския химик Анри Етиен Сент-Клер Девил през 1856 г. Алуминият става много по-достъпен за обществеността с процеса на Хол-Еру, разработен независимо от френския инженер Пол Еру и американския инженер Чарлз Мартин Хол през 1886 г., а масовото производство на алуминий води до широкото му използване в индустрията и ежедневието. През Първата и Втората световни войни алуминият е бил важен стратегически ресурс за авиацията. През 1954 г. алуминият става най-произведеният цветен метал, изпреварвайки медта. През 21-ви век повечето алуминий се консумират в транспорта, инженерството, строителството и опаковането в Съединените щати, Западна Европа и Япония.

Въпреки разпространението си в околната среда, не е известно жив организъм, който да използва метаболитно алуминиеви соли, но алуминият се понася добре от растенията и животните. Поради изобилието от тези соли, потенциалът за тяхната биологична роля е от постоянен интерес и проучванията продължават.

Приложение

Вижте също: Алуминиева сплав

Световното производство на алуминий през 2016 г. е 58,8 милиона метрични тона. Той надвишава този на всеки друг метал с изключение на желязото (1231 милиона метрични тона). [138] [139]

Алуминият почти винаги е легиран, което значително подобрява неговите механични свойства, особено когато е закален. Например обикновените алуминиеви фолиа и кутии за напитки са сплави от 92% до 99% алуминий.[140] Основните легиращи агенти са мед, цинк, магнезий, манган и силиций (напр. дуралуминий) с нива на други метали в няколко процента от теглото.[141] Алуминият, както кован, така и лят, е бил легиран с: манган, силиций, магнезий, мед и цинк, наред с други.[142] Например семейството сплави Kynal е разработено от британския химически производител Imperial Chemical Industries.

Алуминиева кутия

Основните приложения на металния алуминий са в:

• Транспорт (автомобили, самолети, камиони, железопътни вагони, морски кораби, велосипеди, космически кораби и др.). Алуминият се използва поради ниската си плътност;

• Опаковка (консерви, фолио, рамка и др.). Алуминият се използва, защото е нетоксичен (виж по-долу), не адсорбира и е устойчив на раздробяване;

• Строителство (прозорци, врати, сайдинг, строителна тел, обшивки, покриви и др.). Тъй като стоманата е по-евтина, алуминият се използва, когато са важни лекотата, устойчивостта на корозия или инженерните характеристики;

• Употреби, свързани с електричество (проводникови сплави, двигатели и генератори, трансформатори, кондензатори и др.). Алуминият се използва, защото е относително евтин, силно проводим, има подходяща механична якост и ниска плътност и е устойчив на корозия;

• Богата гама от домакински артикули, от съдове за готвене до мебели. Ниска плътност, добър външен вид, лекота на производство и издръжливост са ключовите фактори за използването на алуминий;

• Машини и оборудване (обработващо оборудване, тръби, инструменти). Алуминият се използва поради своята устойчивост на корозия, непирофорност и механична якост.

• Калъфи за преносими компютри. Понастоящем рядко се използва без сплав [144], но алуминият може да се рециклира и чистият алуминий има остатъчна пазарна стойност: например, използваният материал от кутия за напитки (UBC) е използван за обвиване на електронните компоненти на лаптоп MacBook Air, смартфон Pixel 5 или смарт часовник Summit Lite.

Какъв е материалът за соларен панел?

Материалът за соларната рамка е алуминиева сплав 6063.

AA 6063 е алуминиева сплав с магнезий и силиций като легиращи елементи. Стандартът, контролиращ неговия състав, се поддържа от The Aluminium Association. Като цяло има добри механични свойства и подлежи на термична обработка и заваряване. Той е подобен на британската алуминиева сплав HE9.

6063 е най-разпространената сплав, използвана за екструдиране на алуминий. Позволява да се оформят сложни форми с много гладки повърхности, подходящи за анодиране и затова е популярно за видими архитектурни приложения като рамки на прозорци, рамки на врати, покриви и рамки за знаци.

Химичен състав

Съставът на сплавта 6063 е: алуминий aiioy 6063

Съставен елемент	Минимум (% от теглото)	Максимум (% от теглото)
Алуминий (Al)	97,50%	99,35%
магнезий (Mg)	0,45%	0,90%
Силиций (Si)	0,20%	0,60%
желязо (Fe)	0	0,35%
хром (Cr)	0	0,10%
Мед (Cu)	0	0,10%
Манган (Mn)	0	0,10%
Титан (Ti)	0	0,10%
Цинк (Sn)	0	0,10%
други	0	0,15% общо (0,05% всеки)

Механични свойства:

6063-T5

T5 температура 6063 има максимална якост на опън от най-малко 140 MPa (20 000 psi) при дебелини до 13 милиметра (0,5 инча) и 130 MPa (19 000 psi) от 13 mm (0,5 инча) дебелина и граница на провлачване от най-малко 97 MPa (14 000 psi) до 13 милиметри (0,5 инча) и 90 MPa (13 000 psi) от 13 до 25 mm (0,5 до 1 инча). Има удължение от 8%.

6063-T6

T6 температура 6063 има максимална якост на опън от най-малко 190 MPa (28 000 psi) и граница на провлачване от най-малко 160 MPa (23 000 psi). При дебелини от 3,15 милиметра (0,124 инча) или по-малко, той има удължение от 8% или повече; в по-дебелите участъци има удължение от 10%.

Заключение

6063 се използва за архитектурно производство, рамки за прозорци и врати, тръби и алуминиеви мебели. Така че е добър за използване в слънчеви панели.