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政策与市场
吸水凝胶使太阳能电池板变冷
出自:科技报告与资讯

阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)开发的一种冷却系统将原型太阳能电池板的效率提高了20%,并且不需要外部能源就能运行。

商用硅光伏电池板只能将一小部分吸收的太阳光转化为电能,而其余的辐射则变成了热量。由于太阳能电池板的温度每上升一度,其效率就会降低,因此在阿拉伯沙漠等炎热的环境中,散热问题就会变得更加突出。

不幸的是,用传统技术(包括制冷或空调)为太阳能电池板降温的努力往往会消耗更多的能量,而不是通过提高效率来获得的能量。现在,KAUST的水淡化和再利用中心的Peng Wang领导的团队制作出了一种概念验证装置,旨在通过利用地球气候的自然属性来解决这一难题。

此前,KAUST的研究人员开发了一种含有氯化钙的聚合物,这是一种强大的干燥剂。当暴露在潮湿的空气中时,这种材料会随着钙盐将水拉入凝胶中而逐渐膨胀,最终使其初始重量增加一倍。通过在聚合物框架中加入吸热的碳纳米管,研究小组发现,他们可以逆转这种循环,利用太阳能触发水的释放。

Wang研究小组的博士后研究员Renyuan Li指出,这种凝胶的一个有趣的特性是它能够自我附着在许多表面上,包括太阳能电池板的底部。在人工太阳的控制实验中发现,完全填充的凝胶可以释放出足够多的水分,使电池板的温度降低10摄氏度,之后研究小组决定在KAUST建立一个概念原型,用于室外测试。

在夏季和冬季,研究人员观察到,凝胶体在一夜之间从闷热的空气中吸收水分,然后在白天温度升高时释放出液体。令人惊讶的是,太阳能电池板的效率提高了,甚至比室内实验的效率还高,研究人员推测,这一跃升可能是由于室外的热量和质量传递等方面的改善。

"这项工作显示了利用大气水发电来帮助应对气候变化的好处,"Li说。"我们相信这种冷却技术可以满足许多应用的要求,因为水蒸气无处不在,而且这种冷却技术很容易适应不同的尺度。这种技术可以做成小到几毫米的电子设备,大到几百平方米的建筑,甚至更大的规模,用于发电厂的被动冷却。"

这项研究发表在《Nature Sustainability》杂志上,论文标题为《Photovoltaic panel cooling by atmospheric water sorption–evaporation cycle》。

 

 

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文章收入时间: 2020-05-18
 
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