آیا آلومینیوم برای پنل های خورشیدی خوب است؟

آلومینیوم (یا آلومینیوم در انگلیسی آمریکایی و انگلیسی کانادایی) یک عنصر شیمیایی با نماد Al و عدد اتمی 13 است. آلومینیوم چگالی کمتری نسبت به سایر فلزات معمولی دارد و تقریباً یک سوم چگالی فولاد است. تمایل زیادی به اکسیژن دارد و در مواجهه با هوا یک لایه محافظ اکسید روی سطح ایجاد می کند. آلومینیوم از نظر بصری شبیه نقره است، هم از نظر رنگ و هم از نظر توانایی عالی در بازتاب نور. نرم، غیر مغناطیسی و انعطاف پذیر است. دارای یک ایزوتوپ پایدار 27Al. این ایزوتوپ بسیار رایج است و آلومینیوم را به دوازدهمین عنصر رایج در جهان تبدیل می کند. رادیواکتیویته 26Al در پرتودهی استفاده می شود.

از نظر شیمیایی، آلومینیوم یک فلز پس از انتقال در گروه بور است. همانطور که برای این گروه معمول است، آلومینیوم ترکیبات را در درجه اول در حالت اکسیداسیون +3 تشکیل می دهد. کاتیون آلومینیوم Al3+ کوچک و بسیار شارژ است. به این ترتیب، پلاریزه می شود و شکل های آلومینیومی پیوندها به سمت کووالانسی تمایل دارند. تمایل شدید به اکسیژن منجر به ارتباط مشترک آلومینیوم با اکسیژن موجود در طبیعت به شکل اکسید می شود. به همین دلیل، آلومینیوم روی زمین عمدتاً در سنگ‌های پوسته یافت می‌شود، جایی که سومین عنصر فراوان بعد از اکسیژن و سیلیکون است، نه در گوشته، و عملاً هرگز به عنوان فلز آزاد نیست.

کشف آلومینیوم در سال 1825 توسط فیزیکدان دانمارکی هانس کریستین اورستد اعلام شد. اولین تولید صنعتی آلومینیوم توسط شیمیدان فرانسوی Henri Étienne Sainte-Claire Deville در سال 1856 آغاز شد. آلومینیوم با فرآیند هال-هرولت که به طور مستقل توسط مهندس فرانسوی پل هرولت و مهندس آمریکایی چارلز مارتین هال در سال 1886 توسعه یافت و تولید انبوه آلومینیوم در صنعت و زندگی روزمره آن توسعه یافت، بسیار در دسترس عموم قرار گرفت. در جنگ های جهانی اول و دوم، آلومینیوم یک منبع استراتژیک حیاتی برای هوانوردی بود. در سال 1954، آلومینیوم با پیشی گرفتن از مس تبدیل به بیشترین فلز غیرآهنی تولید شد. در قرن بیست و یکم، بیشتر آلومینیوم در حمل و نقل، مهندسی، ساخت و ساز و بسته بندی در ایالات متحده، اروپای غربی و ژاپن مصرف می شد.

با وجود شیوع آن در محیط، هیچ موجود زنده ای شناخته نشده است که از نمک های آلومینیوم به صورت متابولیکی استفاده کند، اما آلومینیوم به خوبی توسط گیاهان و حیوانات تحمل می شود. به دلیل فراوانی این نمک ها، پتانسیل نقش بیولوژیکی آنها همچنان مورد توجه است و مطالعات ادامه دارد.

کاربرد

همچنین ببینید: آلیاژ آلومینیوم

تولید جهانی آلومینیوم در سال 2016، 58.8 میلیون تن بود. از هر فلز دیگری به جز آهن (1231 میلیون تن متریک) فراتر رفت.[138][139]

آلومینیوم تقریباً همیشه آلیاژی است، که به طور قابل توجهی خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد، به خصوص زمانی که حرارت داده شود. به عنوان مثال، فویل های آلومینیومی معمولی و قوطی های نوشیدنی آلیاژهای 92% تا 99% آلومینیوم هستند.[140] عوامل آلیاژی اصلی عبارتند از مس، روی، منیزیم، منگنز، و سیلیکون (به عنوان مثال، دورالومین) با سطوح فلزات دیگر در چند درصد وزنی.[141] آلومینیوم، هم فرفورژه و هم ریخته‌گری، با منگنز، سیلیکون، منیزیم، مس و روی در میان دیگران آلیاژ شده است.[142] به عنوان مثال، خانواده آلیاژهای Kynal توسط کارخانه شیمیایی بریتانیایی Imperial Chemical Industries ساخته شد.

قوطی آلومینیومی

عمده کاربردهای فلز آلومینیوم عبارتند از:

• حمل و نقل (اتومبیل، هواپیما، کامیون، واگن های راه آهن، کشتی های دریایی، دوچرخه، فضاپیما و غیره). آلومینیوم به دلیل چگالی کم استفاده می شود.

• بسته بندی (قوطی، فویل، قاب و غیره). آلومینیوم به این دلیل استفاده می شود که غیر سمی است (به زیر مراجعه کنید)، غیر جذبی و ضد پارگی است.

• ساختمان و ساخت و ساز (پنجره ها، درها، سایدینگ، سیم ساختمان، روکش، سقف و غیره). از آنجایی که فولاد ارزان‌تر است، آلومینیوم زمانی استفاده می‌شود که سبکی، مقاومت در برابر خوردگی یا ویژگی‌های مهندسی مهم باشد.

• مصارف مرتبط با الکتریسیته (آلیاژهای رسانا، موتورها و ژنراتورها، ترانسفورماتورها، خازن‌ها و غیره). آلومینیوم به این دلیل استفاده می شود که نسبتاً ارزان، بسیار رسانا، دارای استحکام مکانیکی مناسب و چگالی کم، و مقاومت در برابر خوردگی است.

• طیف گسترده ای از وسایل خانه، از ظروف پخت و پز گرفته تا مبلمان. چگالی کم، ظاهر خوب، سهولت ساخت و دوام از عوامل کلیدی استفاده از آلومینیوم هستند.

• ماشین آلات و تجهیزات (تجهیزات پردازش، لوله ها، ابزار). آلومینیوم به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، غیرآسیب و استحکام مکانیکی آن استفاده می شود.

• کیس کامپیوتر قابل حمل. در حال حاضر به ندرت بدون آلیاژ استفاده می شود، [144] اما آلومینیوم را می توان بازیافت کرد و آلومینیوم تمیز دارای ارزش باقی مانده در بازار است: به عنوان مثال، مواد مصرف شده قوطی نوشیدنی (UBC) برای محصور کردن اجزای الکترونیکی لپ تاپ MacBook Air، تلفن هوشمند Pixel 5 یا ساعت هوشمند Summit Lite استفاده شد.

مواد پنل خورشیدی چیست؟

جنس قاب خورشیدی آلیاژ آلومینیوم 6063 است.

AA 6063 یک آلیاژ آلومینیوم با منیزیم و سیلیکون به عنوان عناصر آلیاژی است. استاندارد کنترل ترکیب آن توسط انجمن آلومینیوم حفظ می شود. به طور کلی خواص مکانیکی خوبی دارد و قابل عملیات حرارتی و جوشکاری است. این شبیه به آلیاژ آلومینیوم بریتانیا HE9 است.

6063 رایج ترین آلیاژ مورد استفاده برای اکستروژن آلومینیوم است. این اجازه می دهد تا اشکال پیچیده با سطوح بسیار صاف و مناسب برای آنودایز تشکیل شود و بنابراین برای کاربردهای معماری قابل مشاهده مانند قاب پنجره ها، قاب درها، سقف ها و قاب های نشانه محبوب است.

ترکیب شیمیایی

ترکیب آلیاژ 6063 عبارت است از: آلومینیوم aiioy 6063

عنصر تشکیل دهنده	حداقل (% وزنی)	حداکثر (% وزنی)
آلومینیوم (Al)	97.50٪	99.35٪
منیزیم (Mg)	0.45٪	0.90٪
سیلیکون (Si)	0.20٪	0.60٪
آهن (آهن)	0	0.35٪
کروم (کروم)	0	0.10٪
مس (مس)	0	0.10٪
منگنز (Mn)	0	0.10٪
تیتانیوم (Ti)	0	0.10٪
روی (Sn)	0	0.10٪
دیگران	0	0.15٪ کل (0.05٪ هر کدام)

خواص مکانیکی:

6063-T5

T5 temper 6063 دارای استحکام کششی نهایی حداقل 140 مگاپاسکال (20000 psi) در ضخامت تا 13 میلی‌متر (0.5 اینچ) و 130 مگاپاسکال (19000 psi) از ضخامت 13 میلی‌متر (0.5 اینچ) و استحکام تسلیم حداقل MPa170 تا p30si (19) است. میلی متر (0.5 اینچ) و 90 مگاپاسکال (13000 psi) از 13 تا 25 میلی متر (0.5 تا 1 اینچ). کشش 8 درصد دارد.

6063-T6

T6 temper 6063 دارای مقاومت کششی نهایی حداقل 190 مگاپاسکال (28000 psi) و مقاومت تسلیم حداقل 160 مگاپاسکال (23000 psi) است. در ضخامت های 3.15 میلی متر (0.124 اینچ) یا کمتر، دارای کشیدگی 8٪ یا بیشتر است. در مقاطع ضخیم تر 10 درصد کشیدگی دارد.

نتیجه گیری

6063 برای ساخت معماری، قاب پنجره و در، لوله و لوله و مبلمان آلومینیومی استفاده می شود. بنابراین برای استفاده در پنل های خورشیدی خوب است.