Onko alumiini hyvä aurinkopaneeleille?

Alumiini (tai amerikanenglanniksi ja kanadanenglanniksi alumiini) on kemiallinen alkuaine, jonka symboli on Al ja atominumero 13. Alumiinin tiheys on pienempi kuin muiden yleisten metallien, noin kolmannes teräksen tiheydestä. Sillä on suuri affiniteetti happea kohtaan ja se muodostaa pinnalle suojaavan oksidikerroksen joutuessaan alttiiksi ilmalle. Alumiini muistuttaa visuaalisesti hopeaa sekä väriltään että erinomaiselta valonheijastuskyvyltään. Se on pehmeä, ei-magneettinen ja taipuisa. Siinä on yksi stabiili isotooppi, 27Al; Tämä isotooppi on hyvin yleinen, mikä tekee alumiinista kahdestoista yleisimmän alkuaineen universumissa. 26Al:n radioaktiivisuutta käytetään radiodatingissa.

Kemiallisesti alumiini on siirtymän jälkeinen metalli booriryhmässä; ryhmälle tyypilliseen tapaan alumiini muodostaa yhdisteitä pääasiassa +3 hapetustilassa. Alumiinikationi Al3+ on pieni ja erittäin varautunut; sellaisenaan se on polarisoiva ja sitoutuu alumiinimuodot pyrkivät kovalenttisuuteen. Vahva affiniteetti happea kohtaan johtaa alumiinin yhteiseen assosiaatioon luonnon hapen kanssa oksidien muodossa; Tästä syystä alumiinia löytyy maapallolla pääasiassa kivistä maankuoressa, jossa se on kolmanneksi yleisin alkuaine hapen ja piin jälkeen, eikä vaipana, eikä käytännössä koskaan vapaana metallina.

Tanskalainen fyysikko Hans Christian Ørsted ilmoitti alumiinin löytämisestä vuonna 1825. Ensimmäisen alumiinin teollisen tuotannon aloitti ranskalainen kemisti Henri Étienne Sainte-Claire Deville vuonna 1856. Alumiinista tuli paljon enemmän yleisön saataville ranskalaisen insinöörin Paul Héroultin ja amerikkalaisen Charles Martin Hallin itsenäisesti kehittämän Hall–Héroult-prosessin myötä vuonna 1886, ja alumiinin massatuotanto johti sen laajaan käyttöön teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä. Ensimmäisessä ja toisessa maailmansodassa alumiini oli tärkeä strateginen resurssi ilmailulle. Vuonna 1954 alumiinista tuli eniten tuotettu ei-rautametalli, joka ohitti kuparin. 2000-luvulla suurin osa alumiinista kulutettiin kuljetuksissa, suunnittelussa, rakentamisessa ja pakkauksissa Yhdysvalloissa, Länsi-Euroopassa ja Japanissa.

Huolimatta yleisyydestään ympäristössä, yhdenkään elävän organismin ei tiedetä käyttävän alumiinisuoloja metabolisesti, mutta kasvit ja eläimet sietävät alumiinia hyvin. Koska näitä suoloja on runsaasti, niiden potentiaalinen biologinen rooli kiinnostaa jatkuvasti, ja tutkimukset jatkuvat.

Sovellus

Katso myös: Alumiiniseos

Maailmanlaajuinen alumiinin tuotanto vuonna 2016 oli 58,8 miljoonaa tonnia. Se ylitti minkä tahansa muun metallin paitsi raudan (1 231 miljoonaa tonnia).[138][139]

Alumiini on lähes aina seostettu, mikä parantaa merkittävästi sen mekaanisia ominaisuuksia, erityisesti karkaisttuna. Esimerkiksi yleiset alumiinifoliot ja juomatölkit ovat seoksia, joissa on 92-99 % alumiinia.[140] Tärkeimmät seosaineet ovat kupari, sinkki, magnesium, mangaani ja pii (esim. duralumiini), ja muita metalleja on muutama painoprosentti.[141] Alumiinia, sekä muokattua että valettua, on seostettu muun muassa mangaanin, piin, magnesiumin, kuparin ja sinkin kanssa.[142] Esimerkiksi Kynal-seosperheen on kehittänyt brittiläinen kemianvalmistaja Imperial Chemical Industries.

Alumiinipurkki

Alumiinimetallin tärkeimmät käyttötarkoitukset ovat:

• Kuljetus (autot, lentokoneet, kuorma-autot, junavaunut, merialukset, polkupyörät, avaruusalukset jne.). Alumiinia käytetään sen alhaisen tiheyden vuoksi;

• Pakkaus (tölkit, folio, kehys jne.). Alumiinia käytetään, koska se on myrkytön (katso alla), ei-adsorptiivinen ja sirpaloitumaton;

• Rakentaminen ja rakentaminen (ikkunat, ovet, sivuraide, rakennuslangat, vaippa, katto jne.). Koska teräs on halvempaa, alumiinia käytetään, kun keveys, korroosionkestävyys tai tekniset ominaisuudet ovat tärkeitä;

• Sähköön liittyvät käyttötarkoitukset (johdelejeeringit, moottorit ja generaattorit, muuntajat, kondensaattorit jne.). Alumiinia käytetään, koska se on suhteellisen halpaa, erittäin johtavaa, sillä on riittävä mekaaninen lujuus ja alhainen tiheys ja se kestää korroosiota;

• Laaja valikoima kodin tarvikkeita keittiövälineistä huonekaluihin. Matala tiheys, hyvä ulkonäkö, valmistuksen helppous ja kestävyys ovat alumiinin käytön avaintekijöitä;

• Koneet ja laitteet (käsittelylaitteet, putket, työkalut). Alumiinia käytetään sen korroosionkestävyyden, ei-pyroforisuuden ja mekaanisen lujuuden vuoksi.

• Kannettavien tietokoneiden kotelot. Tällä hetkellä sitä käytetään harvoin ilman seosta,[144] mutta alumiini voidaan kierrättää ja puhtaalla alumiinilla on jäännösmarkkina-arvoa: esimerkiksi käytettyä juomatölkkimateriaalia (UBC) käytettiin MacBook Air -kannettavan, Pixel 5 -älypuhelimen tai Summit Lite -älykellon elektronisten komponenttien kotelointiin.

Mikä on aurinkopaneelin materiaali?

Aurinkopaneelin materiaali on 6063 alumiiniseosta.

AA 6063 on alumiiniseos, jonka seosaineina on magnesiumia ja piitä. Sen koostumusta säätelevää standardia ylläpitää The Aluminium Association. Sillä on yleisesti hyvät mekaaniset ominaisuudet ja se on lämpökäsiteltävissä ja hitsattavissa. Se on samanlainen kuin brittiläinen alumiiniseos HE9.

6063 on yleisin alumiinin suulakepuristamiseen käytetty seos. Se mahdollistaa monimutkaisten muotojen muodostamisen erittäin sileillä pinnoilla, jotka sopivat anodisointiin, ja on siksi suosittu näkyvissä arkkitehtonisissa sovelluksissa, kuten ikkunanpuitteissa, ovenkarmeissa, katoissa ja kylttikarmeissa.

Kemiallinen koostumus

6063:n seoskoostumus on: Alumiini aiioy 6063

Osatekijä	Minimi (painoprosentti)	Enintään (painoprosenttia)
Alumiini (Al)	97,50 %	99,35 %
Magnesium (Mg)	0,45 %	0,90 %
Pii (Si)	0,20 %	0,60 %
rauta (Fe)	0	0,35 %
Kromi (Cr)	0	0,10 %
Kupari (Cu)	0	0,10 %
Mangaani (Mn)	0	0,10 %
Titaani (Ti)	0	0,10 %
Sinkki (Sn)	0	0,10 %
muut	0	0,15 % yhteensä (0,05 % kukin)

Mekaaniset ominaisuudet:

6063-T5

T5 temper 6063:n murtolujuus on vähintään 140 MPa (20 000 psi) 13 mm:n (0,5 tuuman) paksuuteen asti ja 130 MPa (19 000 psi) 13 mm:n (0,5 tuuman) paksuudesta, ja myötölujuus on vähintään 97 MPa (13,000 psi) - 13,000 mm. ja 90 MPa (13 000 psi) 13 - 25 mm (0,5 - 1 tuumaa). Sen venymä on 8 %.

6063-T6

T6 temper 6063:n murtolujuus on vähintään 190 MPa (28 000 psi) ja myötölujuus vähintään 160 MPa (23 000 psi). Paksuudessa 3,15 mm (0,124 tuumaa) tai vähemmän sen venymä on 8 % tai enemmän; paksummissa osissa sen venymä on 10 %.

Johtopäätös

6063:a käytetään arkkitehtonisessa valmistuksessa, ikkuna- ja ovenkarmeissa, putkissa ja alumiinihuonekaluissa. Joten se sopii käytettäväksi aurinkopaneeleissa.