Είναι το αλουμίνιο καλό για ηλιακούς συλλέκτες;

Το αλουμίνιο (ή αλουμίνιο στα αμερικανικά αγγλικά και τα καναδικά αγγλικά) είναι ένα χημικό στοιχείο με το σύμβολο Al και τον ατομικό αριθμό 13. Το αλουμίνιο έχει πυκνότητα μικρότερη από εκείνες άλλων κοινών μετάλλων, περίπου στο ένα τρίτο αυτής του χάλυβα. Έχει μεγάλη συγγένεια με το οξυγόνο και σχηματίζει ένα προστατευτικό στρώμα οξειδίου στην επιφάνεια όταν εκτίθεται στον αέρα. Το αλουμίνιο μοιάζει οπτικά με το ασήμι, τόσο στο χρώμα του όσο και στη μεγάλη του ικανότητα να αντανακλά το φως. Είναι μαλακό, μη μαγνητικό και όλκιμο. Έχει ένα σταθερό ισότοπο, 27Al. αυτό το ισότοπο είναι πολύ κοινό, καθιστώντας το αλουμίνιο το δωδέκατο πιο κοινό στοιχείο στο Σύμπαν. Η ραδιενέργεια του 26Al χρησιμοποιείται στη ραδιοχρονολόγηση.

Χημικά, το αλουμίνιο είναι ένα μέταλλο μετά τη μετάβαση στην ομάδα του βορίου. όπως συνηθίζεται για την ομάδα, το αλουμίνιο σχηματίζει ενώσεις κυρίως σε κατάσταση οξείδωσης +3. Το κατιόν αλουμινίου Al3+ είναι μικρό και πολύ φορτισμένο. Ως εκ τούτου, είναι πολωτικό και οι δεσμοί αλουμινίου τείνουν προς την ομοιοπολικότητα. Η ισχυρή συγγένεια προς το οξυγόνο οδηγεί στην κοινή σύνδεση του αλουμινίου με το οξυγόνο στη φύση με τη μορφή οξειδίων. Για αυτόν τον λόγο, το αλουμίνιο βρίσκεται στη Γη κυρίως σε πετρώματα του φλοιού, όπου είναι το τρίτο πιο άφθονο στοιχείο μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο, παρά στον μανδύα, και ουσιαστικά ποτέ ως ελεύθερο μέταλλο.

Η ανακάλυψη του αλουμινίου ανακοινώθηκε το 1825 από τον Δανό φυσικό Hans Christian Ørsted. Η πρώτη βιομηχανική παραγωγή αλουμινίου ξεκίνησε από τον Γάλλο χημικό Henri Étienne Sainte-Claire Deville το 1856. Το αλουμίνιο έγινε πολύ πιο διαθέσιμο στο κοινό με τη διαδικασία Hall–Héroult που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από τον Γάλλο μηχανικό Paul Héroult και τον Αμερικανό μηχανικό Charles Martin Hall το 1886, και η μαζική παραγωγή του αλουμινίου στην καθημερινή του ζωή. Στον Πρώτο και Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, το αλουμίνιο ήταν ένας κρίσιμος στρατηγικός πόρος για την αεροπορία. Το 1954, το αλουμίνιο έγινε το πιο παραγόμενο μη σιδηρούχο μέταλλο, ξεπερνώντας τον χαλκό. Τον 21ο αιώνα, το μεγαλύτερο μέρος του αλουμινίου καταναλώθηκε στις μεταφορές, τη μηχανική, τις κατασκευές και τη συσκευασία στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Δυτική Ευρώπη και την Ιαπωνία.

Παρά την επικράτηση του στο περιβάλλον, κανένας ζωντανός οργανισμός δεν είναι γνωστό ότι χρησιμοποιεί άλατα αλουμινίου μεταβολικά, αλλά το αλουμίνιο είναι καλά ανεκτό από τα φυτά και τα ζώα. Λόγω της αφθονίας αυτών των αλάτων, η δυνατότητα για βιολογικό ρόλο για αυτά είναι συνεχούς ενδιαφέροντος και οι μελέτες συνεχίζονται.

Εφαρμογή

Δείτε επίσης: Κράμα αλουμινίου

Η παγκόσμια παραγωγή αλουμινίου το 2016 ήταν 58,8 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι. Ξεπέρασε αυτό οποιουδήποτε άλλου μετάλλου εκτός από το σίδηρο (1.231 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι).[138][139]

Το αλουμίνιο είναι σχεδόν πάντα κράμα, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά τις μηχανικές του ιδιότητες, ειδικά όταν σκληρύνεται. Για παράδειγμα, τα κοινά φύλλα αλουμινίου και τα κουτιά αναψυκτικών είναι κράματα αλουμινίου από 92% έως 99%.[140] Τα κύρια κράματα είναι ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, το μαγνήσιο, το μαγγάνιο και το πυρίτιο (π.χ. ντουραλουμίνιο) με τα επίπεδα άλλων μετάλλων σε λίγα τοις εκατό κατά βάρος.[141] Το αλουμίνιο, σφυρήλατο και χυτό, έχει κραματωθεί με: μαγγάνιο, πυρίτιο, μαγνήσιο, χαλκό και ψευδάργυρο μεταξύ άλλων.[142] Για παράδειγμα, η οικογένεια κραμάτων Kynal αναπτύχθηκε από τον βρετανικό κατασκευαστή χημικών Imperial Chemical Industries.

Δοχείο αλουμινίου

Οι κύριες χρήσεις του μετάλλου αλουμινίου είναι:

• Μεταφορές (αυτοκίνητα, αεροσκάφη, φορτηγά, σιδηροδρομικά αυτοκίνητα, θαλάσσια πλοία, ποδήλατα, διαστημόπλοια κ.λπ.). Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται λόγω της χαμηλής του πυκνότητας.

• Συσκευασίες (κονσέρβες, αλουμινόχαρτο, πλαίσιο κ.λπ.). Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται επειδή είναι μη τοξικό (βλ. παρακάτω), μη προσροφητικό και ανθεκτικό σε θραύσματα.

• Δόμηση και κατασκευή (παράθυρα, πόρτες, παρακαμπτήριος, σύρμα δόμησης, επένδυση, στέγες κ.λπ.). Δεδομένου ότι ο χάλυβας είναι φθηνότερος, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται όταν η ελαφρότητα, η αντοχή στη διάβρωση ή τα χαρακτηριστικά μηχανικής είναι σημαντικά.

• Χρήσεις που σχετίζονται με την ηλεκτρική ενέργεια (κράματα αγωγών, κινητήρες και γεννήτριες, μετασχηματιστές, πυκνωτές κ.λπ.). Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται επειδή είναι σχετικά φθηνό, εξαιρετικά αγώγιμο, έχει επαρκή μηχανική αντοχή και χαμηλή πυκνότητα και ανθίσταται στη διάβρωση.

• Μεγάλη γκάμα ειδών οικιακής χρήσης, από μαγειρικά σκεύη μέχρι έπιπλα. Η χαμηλή πυκνότητα, η καλή εμφάνιση, η ευκολία κατασκευής και η ανθεκτικότητα είναι οι βασικοί παράγοντες χρήσης αλουμινίου.

• Μηχανήματα και εξοπλισμός (εξοπλισμός επεξεργασίας, σωλήνες, εργαλεία). Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται λόγω της αντοχής του στη διάβρωση, της μη πυροφορικότητας και της μηχανικής του αντοχής.

• Φορητές θήκες υπολογιστών. Επί του παρόντος χρησιμοποιείται σπάνια χωρίς κράμα,[144] αλλά το αλουμίνιο μπορεί να ανακυκλωθεί και το καθαρό αλουμίνιο έχει υπολειπόμενη αγοραία αξία: για παράδειγμα, το χρησιμοποιημένο υλικό κουτιού αναψυκτικών (UBC) χρησιμοποιήθηκε για να περιβληθούν τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα του φορητού υπολογιστή MacBook Air, του smartphone Pixel 5 ή του έξυπνου ρολογιού Summit Lite.

Ποιο είναι το υλικό για το ηλιακό πάνελ;

Το υλικό για το ηλιακό πλαίσιο είναι κράμα αλουμινίου 6063.

Το AA 6063 είναι ένα κράμα αλουμινίου, με μαγνήσιο και πυρίτιο ως στοιχεία κράματος. Το πρότυπο που ελέγχει τη σύνθεσή του διατηρείται από την The Aluminium Association. Έχει γενικά καλές μηχανικές ιδιότητες και είναι θερμικά επεξεργάσιμο και συγκολλήσιμο. Είναι παρόμοιο με το βρετανικό κράμα αλουμινίου HE9.

Το 6063 είναι το πιο κοινό κράμα που χρησιμοποιείται για την εξώθηση αλουμινίου. Επιτρέπει το σχηματισμό πολύπλοκων σχημάτων με πολύ λείες επιφάνειες κατάλληλες για ανοδίωση και γι' αυτό είναι δημοφιλές για ορατές αρχιτεκτονικές εφαρμογές όπως κουφώματα παραθύρων, κουφώματα θυρών, στέγες και πλαίσια επιγραφών.

Χημική σύνθεση

Η σύνθεση του κράματος του 6063 είναι: Αλουμίνιο aiioy 6063

Συστατικό στοιχείο	Ελάχιστο (% κατά βάρος)	Μέγιστο (% κατά βάρος)
Αλουμίνιο (Al)	97,50%	99,35%
Μαγνήσιο (Mg)	0,45%	0,90%
Πυρίτιο (Si)	0,20%	0,60%
Σίδηρος (Fe)	0	0,35%
Chromium (Cr)	0	0,10%
Χαλκός (Cu)	0	0,10%
Μαγγάνιο (Mn)	0	0,10%
Τιτάνιο (Ti)	0	0,10%
Ψευδάργυρος (Sn)	0	0,10%
Άλλοι	0	0,15% συνολικά (0,05% έκαστο)

Μηχανικές ιδιότητες:

6063-Τ5

Το T5 temper 6063 έχει τελική αντοχή εφελκυσμού τουλάχιστον 140 MPa (20.000 psi) σε πάχη έως 13 χιλιοστά (0,5 in) και 130 MPa (19.000 psi) από 13 mm (0,5 in) πάχος και αντοχή διαρροής τουλάχιστον 7 MPa019 (p301) χιλιοστά (0,5 ίντσες) και 90 MPa (13.000 psi) από 13 έως 25 mm (0,5 έως 1 ίντσα). Έχει επιμήκυνση 8%.

6063-Τ6

Το T6 temper 6063 έχει τελική αντοχή εφελκυσμού τουλάχιστον 190 MPa (28.000 psi) και αντοχή διαρροής τουλάχιστον 160 MPa (23.000 psi). Σε πάχη 3,15 χιλιοστών (0,124 ίντσες) ή λιγότερο, έχει επιμήκυνση 8% ή περισσότερο. σε παχύτερες τομές έχει επιμήκυνση 10%.

Σύναψη

Το 6063 χρησιμοποιείται για αρχιτεκτονική κατασκευή, κουφώματα παραθύρων και πορτών, σωλήνων και σωλήνων και έπιπλα αλουμινίου. Έτσι είναι καλό για χρήση σε ηλιακούς συλλέκτες.