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科研员研制出可捕获并储存太阳能的装置

休斯顿大学的研究人员成功研制了一种新设备,既可以有效地捕获太阳能,也能够进行太阳能储存,这为从发电到蒸馏和脱盐的应用提供了希望。

与依靠光伏技术直接发电的太阳能电池板和太阳能电池不同,混合动力设备直接从太阳中吸收热量并将其存储为热能。它解决了一些阻碍了太阳能的更大规模使用的问题,提供了一种能够全天候使用太阳能的途径,突破日照时数和阴天等限制。

该研究于当地时间周三发表在Joule中,报告描述,他们把分子分子储能和潜热储能结合起来,制造出了一种可全天候运行的集收集与储存功能于一身的设备。设备小规模运行时收获效率为73%,而大规模运行时的收获效率则高达90%。

混合装置由分子存储材料(MSM)和局部相变材料(L-PCM)组成,

并通过硅胶气凝胶分隔以保持必要的温差。

图片来源: 休斯顿大学

研究人员说,白天高达80%的储能在晚上被回收,白天的回收率甚至更高。

休斯顿大学机械工程副教授Bill D. Cook的Hadi Ghasemi以及该论文的相应作者说,之所以能实现高效率的收成,部分原因在于该设备能够捕获全部光谱的阳光,收集的阳光能立即使用,而多余的部分能转化为分子能量存储。

该器件是使用降冰片二烯-四环烷作为分子存储材料合成的,该化合物是一种有机化合物,研究人员说该有机化合物显示出高的比能和卓越的散热量,还能在延长的存储时间内保持稳定。Ghasemi说,可以使用不同的材料应用相同的概念,从而使性能(包括工作温度和效率)得到优化。

卡伦杰出大学化学讲座教授T. Randall Lee说,该设备通过多种方式提高了效率:太阳能以分子形式而不是以热量的形式存储,后者会随着时间的流逝而散逸,集成系统也因为不需要通过管道输送存储的能量,减少了热损失。

Lee也是休斯顿大学德州超导中心的首席研究员,他表示。“在白天,太阳能热能可以在高达120摄氏度的温度下收集,到了晚上,当太阳辐射很少或没有时,分子存储材料将收集到的能量收集起来,从而将其从较低能量的分子转换为较高能量的分子。”

他说,这使储存的能量在夜间产生的热能比在白天更高的温度下产生热能,即使在太阳不发光的情况下,也能增加可用的能量。

除了Ghasemi和Lee,参与这项工作的研究人员包括第一作者Varun Kashyap,Siwakorn Sakunkaewkasem,Parham Jafari,Masoumeh Nazari,Bahareh Eslami,Sina Nazifi,Peyman Irajizad和Maria D. Marquez。

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