休斯頓大學的研究人員成功研制了一種新設備,既可以有效地捕獲太陽能,也能夠進行太陽能儲存,這為從發電到蒸餾和脫鹽的應用提供了希望。
與依靠光伏技術直接發電的太陽能電池板和太陽能電池不同,混合動力設備直接從太陽中吸收熱量并將其存儲為熱能。它解決了一些阻礙了太陽能的更大規模使用的問題,提供了一種能夠全天候使用太陽能的途徑,突破日照時數和陰天等限制。
該研究于當地時間周三發表在Joule中,報告描述,他們把分子分子儲能和潛熱儲能結合起來,制造出了一種可全天候運行的集收集與儲存功能于一身的設備。設備小規模運行時收獲效率為73%,而大規模運行時的收獲效率則高達90%。
混合裝置由分子存儲材料(MSM)和局部相變材料(L-PCM)組成,
并通過硅膠氣凝膠分隔以保持必要的溫差。
圖片來源: 休斯頓大學
研究人員說,白天高達80%的儲能在晚上被回收,白天的回收率甚至更高。
休斯頓大學機械工程副教授Bill D. Cook的Hadi Ghasemi以及該論文的相應作者說,之所以能實現高效率的收成,部分原因在于該設備能夠捕獲全部光譜的陽光,收集的陽光能立即使用,而多余的部分能轉化為分子能量存儲。
該器件是使用降冰片二烯-四環烷作為分子存儲材料合成的,該化合物是一種有機化合物,研究人員說該有機化合物顯示出高的比能和卓越的散熱量,還能在延長的存儲時間內保持穩定。Ghasemi說,可以使用不同的材料應用相同的概念,從而使性能(包括工作溫度和效率)得到優化。
卡倫杰出大學化學講座教授T. Randall Lee說,該設備通過多種方式提高了效率:太陽能以分子形式而不是以熱量的形式存儲,后者會隨著時間的流逝而散逸,集成系統也因為不需要通過管道輸送存儲的能量,減少了熱損失。
Lee也是休斯頓大學德州超導中心的首席研究員,他表示。“在白天,太陽能熱能可以在高達120攝氏度的溫度下收集,到了晚上,當太陽輻射很少或沒有時,分子存儲材料將收集到的能量收集起來,從而將其從較低能量的分子轉換為較高能量的分子。”
他說,這使儲存的能量在夜間產生的熱能比在白天更高的溫度下產生熱能,即使在太陽不發光的情況下,也能增加可用的能量。
除了Ghasemi和Lee,參與這項工作的研究人員包括第一作者Varun Kashyap,Siwakorn Sakunkaewkasem,Parham Jafari,Masoumeh Nazari,Bahareh Eslami,Sina Nazifi,Peyman Irajizad和Maria D. Marquez。
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