Jó az alumínium napelemekhez?

Az alumínium (vagy amerikai angolul és kanadai angolul alumínium) egy kémiai elem, amelynek Al szimbóluma és 13-as rendszáma. Az alumínium sűrűsége kisebb, mint a többi közönséges fémé, körülbelül egyharmada az acélénak. Nagy affinitása van az oxigénnel szemben, és levegővel érintkezve védőréteget képez a felületen. Az alumínium vizuálisan hasonlít az ezüstre, mind színében, mind nagyszerű fényvisszaverő képességében. Puha, nem mágneses és képlékeny. Egy stabil izotópja van, a 27Al; ez az izotóp nagyon elterjedt, így az alumínium a tizenkettedik leggyakoribb elem az Univerzumban. A 26Al radioaktivitását radiodatálásban használják.

Kémiailag az alumínium egy átmeneti fém a bórcsoportban; a csoportra jellemző módon az alumínium elsősorban +3 oxidációs állapotban képez vegyületeket. Az Al3+ alumínium kation kicsi és erősen feltöltött; mint ilyen, polarizálódik, és az alumíniumformák kovalenssé válnak. Az oxigénnel szembeni erős affinitás az alumíniumnak a természetben lévő oxigénnel oxidok formájában való közös asszociációjához vezet; Emiatt az alumínium elsősorban a földkéreg kőzeteiben található, ahol az oxigén és a szilícium után a harmadik legelterjedtebb elem, nem pedig a köpenyben, és gyakorlatilag soha nem szabad fémként.

Az alumínium felfedezését Hans Christian Ørsted dán fizikus jelentette be 1825-ben. Az alumínium első ipari gyártását Henri Étienne Sainte-Claire Deville francia kémikus kezdeményezte 1856-ban. Az alumínium sokkal elérhetőbbé vált a nagyközönség számára a Paul Héroult francia mérnök és Charles Martin Hall amerikai mérnök által 1886-ban függetlenül kifejlesztett Hall–Héroult eljárással, és az alumínium tömeggyártása az iparban és a mindennapi életben való széles körű alkalmazásához vezetett. Az első és a második világháborúban az alumínium kulcsfontosságú stratégiai erőforrás volt a repülés számára. 1954-ben az alumínium lett a legtöbbet előállított színesfém, megelőzve a rezet. A 21. században az Egyesült Államokban, Nyugat-Európában és Japánban a legtöbb alumíniumot a közlekedésben, a mérnöki munkában, az építőiparban és a csomagolásban használták fel.

Annak ellenére, hogy a környezetben elterjedt, egyetlen élő szervezet sem ismert, amely az alumíniumsókat metabolikusan használná fel, de az alumíniumot jól tolerálják a növények és az állatok. Ezeknek a sóknak a bősége miatt a biológiai szerepük lehetősége továbbra is érdekes, és a kutatások folytatódnak.

Alkalmazás

Lásd még: Alumíniumötvözet

A globális alumíniumtermelés 2016-ban 58,8 millió tonna volt. Meghaladta bármely más fémét, kivéve a vasat (1231 millió tonna).[138][139]

Az alumíniumot szinte mindig ötvözik, ami jelentősen javítja mechanikai tulajdonságait, különösen edzett állapotban. Például a közönséges alumíniumfóliák és italosdobozok 92–99%-os alumíniumötvözetből készülnek.[140] A fő ötvözőanyagok a réz, cink, magnézium, mangán és szilícium (pl. duralumínium), más fémek mennyisége néhány tömegszázalékban van.[141] A kovácsolt és öntött alumíniumot többek között mangánnal, szilíciummal, magnéziummal, rézzel és cinkkel ötvözték.[142] Például a Kynal ötvözetcsaládot a brit Imperial Chemical Industries vegyipari gyártó fejlesztette ki.

Alumínium doboz

Az alumínium fém fő felhasználási területei a következők:

• Szállítás (gépkocsik, repülőgépek, teherautók, vasúti kocsik, tengeri hajók, kerékpárok, űrhajók stb.). Az alumíniumot alacsony sűrűsége miatt használják;

• Csomagolás (kannák, fólia, keret stb.). Az alumíniumot azért használják, mert nem mérgező (lásd alább), nem adszorpciós és szilánkálló;

• Épület és építkezés (ablakok, ajtók, burkolatok, épülethuzalok, burkolatok, tetőfedések stb.). Mivel az acél olcsóbb, alumíniumot használnak, ha a könnyűség, a korrózióállóság vagy a műszaki jellemzők fontosak;

• Villamos energiával kapcsolatos felhasználások (vezetőötvözetek, motorok és generátorok, transzformátorok, kondenzátorok stb.). Az alumíniumot azért használják, mert viszonylag olcsó, nagy vezetőképességű, megfelelő mechanikai szilárdsággal és kis sűrűséggel rendelkezik, valamint ellenáll a korróziónak;

• Háztartási cikkek széles választéka, a főzőedényektől a bútorokig. Az alumínium használatának kulcstényezői az alacsony sűrűség, a jó megjelenés, a könnyű gyártás és a tartósság;

• Gépek és berendezések (feldolgozó berendezések, csövek, szerszámok). Az alumíniumot korrózióállósága, nem piroforikussága és mechanikai szilárdsága miatt használják.

• Hordozható számítógép tokok. Jelenleg ritkán használják ötvözés nélkül,[144] de az alumínium újrahasznosítható, és a tiszta alumíniumnak megmaradt piaci értéke is van: például a használt italos doboz (UBC) anyagát a MacBook Air laptop, a Pixel 5 okostelefon vagy a Summit Lite okosóra elektronikus alkatrészeinek burkolására használták.

Mi a napelem anyaga?

A napelem keret anyaga 6063 alumíniumötvözet.

Az AA 6063 alumíniumötvözet, ötvözőelemként magnéziumot és szilíciumot tartalmaz. Az összetételét szabályozó szabványt az Aluminium Association tartja fenn. Általában jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, hőkezelhető és hegeszthető. Hasonló a brit HE9 alumíniumötvözethez.

A 6063 a leggyakrabban használt alumínium extrudáláshoz használt ötvözet. Lehetővé teszi összetett formák kialakítását nagyon sima felületekkel, amelyek alkalmasak az eloxálásra, ezért népszerű olyan látható építészeti alkalmazásoknál, mint az ablakkeretek, ajtókeretek, tetők és jelzőkeretek.

Kémiai összetétel

A 6063 ötvözet összetétele: Alumínium aiioy 6063

Alkotó elem	Minimum (tömeg%-ban)	Maximum (tömeg%-ban)
Alumínium (Al)	97,50%	99,35%
Magnézium (Mg)	0,45%	0,90%
Szilícium (Si)	0,20%	0,60%
vas (Fe)	0	0,35%
Króm (Cr)	0	0,10%
Réz (Cu)	0	0,10%
Mangán (Mn)	0	0,10%
Titán (Ti)	0	0,10%
Cink (Sn)	0	0,10%
Mások	0	összesen 0,15% (egyenként 0,05%)

Mechanikai tulajdonságok:

6063-T5

A T5 temper 6063 szakítószilárdsága legalább 140 MPa (20 000 psi) 13 mm (0,5 hüvelyk) vastagságig és 130 MPa (19 000 psi) 13 mm (0,5 hüvelyk) vastagságig, folyási szilárdsága pedig legalább 97 MPa (13,000 psi) és 15,00 psi (13,000 psi) között van. és 90 MPa (13 000 psi) 13-25 mm (0,5-1 hüvelyk). 8%-os nyúlása van.

6063-T6

A T6 temper 6063 szakítószilárdsága legalább 190 MPa (28 000 psi), folyáshatára pedig legalább 160 MPa (23 000 psi). 3,15 mm (0,124 hüvelyk) vagy annál kisebb vastagságban 8%-os vagy annál nagyobb a nyúlása; vastagabb szakaszokon 10%-os nyúlása van.

Következtetés

A 6063-at építészeti gyártáshoz, ablak- és ajtókeretekhez, csövekhez és alumíniumbútorokhoz használják. Így kiválóan használható napelemekben.