Nhôm có tốt cho tấm pin mặt trời không?

Nhôm (hoặc nhôm trong tiếng Anh Mỹ và tiếng Anh Canada) là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Al và số nguyên tử 13. Nhôm có mật độ thấp hơn so với các kim loại thông thường khác, xấp xỉ 1/3 so với thép. Nó có ái lực lớn với oxy và tạo thành lớp oxit bảo vệ trên bề mặt khi tiếp xúc với không khí. Nhôm trông giống như bạc, cả về màu sắc lẫn khả năng phản chiếu ánh sáng tuyệt vời. Nó mềm, không có từ tính và dễ uốn. Nó có một đồng vị ổn định là 27Al; đồng vị này rất phổ biến, khiến nhôm trở thành nguyên tố phổ biến thứ mười hai trong Vũ trụ. Tính phóng xạ của 26Al được sử dụng trong xạ trị.

Về mặt hóa học, nhôm là kim loại chuyển tiếp trong nhóm boron; như thông thường đối với nhóm này, nhôm tạo thành các hợp chất chủ yếu ở trạng thái oxy hóa +3. Cation nhôm Al3+ nhỏ và mang điện tích cao; do đó, nó có tính phân cực và các dạng liên kết của nhôm có xu hướng hướng tới cộng hóa trị. Ái lực mạnh với oxy dẫn đến sự liên kết chung của nhôm với oxy trong tự nhiên dưới dạng oxit; vì lý do này, nhôm được tìm thấy trên Trái đất chủ yếu trong đá ở lớp vỏ, nơi nó là nguyên tố phổ biến thứ ba sau oxy và silicon, thay vì trong lớp phủ và hầu như không bao giờ là kim loại tự do.

Việc phát hiện ra nhôm được nhà vật lý người Đan Mạch Hans Christian Ørsted công bố vào năm 1825. Việc sản xuất nhôm công nghiệp đầu tiên được nhà hóa học người Pháp Henri Étienne Sainte-Claire Deville khởi xướng vào năm 1856. Nhôm trở nên phổ biến hơn với công chúng nhờ quy trình Hall–Héroult được phát triển độc lập bởi kỹ sư người Pháp Paul Héroult và kỹ sư người Mỹ Charles Martin Hall vào năm 1886, và việc sản xuất hàng loạt nhôm đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi nó trong công nghiệp và đời sống hàng ngày. Trong Thế chiến I và II, nhôm là nguồn tài nguyên chiến lược quan trọng cho ngành hàng không. Năm 1954, nhôm trở thành kim loại màu được sản xuất nhiều nhất, vượt qua đồng. Trong thế kỷ 21, hầu hết nhôm được tiêu thụ trong vận tải, kỹ thuật, xây dựng và đóng gói ở Hoa Kỳ, Tây Âu và Nhật Bản.

Mặc dù phổ biến trong môi trường, nhưng không có sinh vật sống nào được biết là sử dụng muối nhôm trong quá trình trao đổi chất, nhưng nhôm được thực vật và động vật dung nạp tốt. Do sự phong phú của các loại muối này nên tiềm năng về vai trò sinh học của chúng vẫn đang được quan tâm và các nghiên cứu vẫn tiếp tục.

Ứng dụng

Xem thêm: Hợp kim nhôm

Sản lượng nhôm toàn cầu năm 2016 là 58,8 triệu tấn. Nó vượt quá bất kỳ kim loại nào khác ngoại trừ sắt (1,231 triệu tấn).[138][139]

Nhôm hầu như luôn được hợp kim hóa, giúp cải thiện rõ rệt các tính chất cơ học của nó, đặc biệt là khi được tôi luyện. Ví dụ, lá nhôm và lon nước giải khát thông thường là hợp kim của 92% đến 99% nhôm.[140] Các tác nhân tạo hợp kim chính là đồng, kẽm, magie, mangan và silicon (ví dụ duralumin) với hàm lượng các kim loại khác chỉ vài phần trăm tính theo trọng lượng.[141] Nhôm, cả được rèn và đúc, đã được hợp kim với: mangan, silicon, magie, đồng và kẽm cùng nhiều chất khác.[142] Ví dụ, họ hợp kim Kynal được phát triển bởi nhà sản xuất hóa chất Imperial Chemical Industries của Anh.

Lon nhôm

Các ứng dụng chính của kim loại nhôm là:

• Giao thông vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe lửa, tàu biển, xe đạp, tàu vũ trụ, v.v.). Nhôm được sử dụng vì mật độ thấp;

• Bao bì (lon, giấy bạc, khung, v.v.). Nhôm được sử dụng vì nó không độc hại (xem bên dưới), không hấp phụ và chống mảnh vụn;

• Xây dựng và xây dựng (cửa sổ, cửa ra vào, vách ngoài, dây xây dựng, vỏ bọc, tấm lợp, v.v.). Vì thép rẻ hơn nên nhôm được sử dụng khi độ nhẹ, khả năng chống ăn mòn hoặc các tính năng kỹ thuật là quan trọng;

• Các ứng dụng liên quan đến điện (hợp kim dây dẫn, động cơ và máy phát điện, máy biến áp, tụ điện, v.v.). Nhôm được sử dụng vì nó tương đối rẻ, có tính dẫn điện cao, có đủ độ bền cơ học và mật độ thấp, chống ăn mòn;

• Đầy đủ các mặt hàng gia dụng từ dụng cụ nấu ăn đến nội thất. Mật độ thấp, hình thức đẹp, dễ chế tạo và độ bền là những yếu tố chính của việc sử dụng nhôm;

• Máy móc, thiết bị (thiết bị gia công, đường ống, dụng cụ). Nhôm được sử dụng vì khả năng chống ăn mòn, không cháy và độ bền cơ học.

• Vỏ máy tính xách tay. Hiện hiếm khi được sử dụng mà không có hợp kim,[144] nhưng nhôm có thể được tái chế và nhôm sạch có giá trị còn lại trên thị trường: ví dụ: vật liệu lon nước giải khát đã qua sử dụng (UBC) được sử dụng để bọc các linh kiện điện tử của máy tính xách tay MacBook Air, điện thoại thông minh Pixel 5 hoặc đồng hồ thông minh Summit Lite.

Vật liệu cho bảng điều khiển năng lượng mặt trời là gì?

Chất liệu cho khung năng lượng mặt trời là hợp kim nhôm 6063.

AA 6063 là hợp kim nhôm, có magie và silicon làm nguyên tố hợp kim. Tiêu chuẩn kiểm soát thành phần của nó được duy trì bởi Hiệp hội Nhôm. Nhìn chung nó có tính chất cơ học tốt và có thể xử lý nhiệt và hàn được. Nó tương tự như hợp kim nhôm HE9 của Anh.

6063 là hợp kim phổ biến nhất được sử dụng để ép đùn nhôm. Nó cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp với bề mặt rất mịn phù hợp cho quá trình anodizing và do đó phổ biến cho các ứng dụng kiến ​​trúc nhìn thấy được như khung cửa sổ, khung cửa, mái nhà và khung biển hiệu.

Thành phần hóa học

Thành phần hợp kim của 6063 là: Nhôm aiioy 6063

Yếu tố cấu thành	Tối thiểu (% theo trọng lượng)	Tối đa (% theo trọng lượng)
Nhôm (Al)	97,50%	99,35%
Magiê (Mg)	0,45%	0,90%
Silic (Si)	0,20%	0,60%
Sắt (Fe)	0	0,35%
Crom (Cr)	0	0,10%
Đồng (Cu)	0	0,10%
Mangan (Mn)	0	0,10%
Titan (Ti)	0	0,10%
Kẽm (Sn)	0	0,10%
Người khác	0	Tổng cộng 0,15% (mỗi loại 0,05%)

Tính chất cơ học:

6063-T5

Nhiệt độ T5 6063 có độ bền kéo tối thiểu ít nhất là 140 MPa (20.000 psi) ở độ dày lên đến 13 mm (0,5 in) và 130 MPa (19.000 psi) từ độ dày 13 mm (0,5 in) và cường độ năng suất ít nhất là 97 MPa (14.000 psi) lên đến 13 mm (0,5 in) và 90 MPa (13.000 psi) từ 13 đến 25 mm (0,5 đến 1 in). Nó có độ giãn dài 8%.

6063-T6

Nhiệt độ T6 6063 có độ bền kéo tối thiểu là 190 MPa (28.000 psi) và cường độ năng suất ít nhất là 160 MPa (23.000 psi). Ở độ dày từ 3,15 mm (0,124 in) trở xuống, nó có độ giãn dài từ 8% trở lên; ở những phần dày hơn, nó có độ giãn dài 10%.

Phần kết luận

6063 được sử dụng để chế tạo kiến ​​trúc, khung cửa sổ và cửa ra vào, đường ống và đồ nội thất bằng nhôm. Vì vậy, nó rất tốt để sử dụng trong các tấm pin mặt trời.