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        科技動態

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        新型冷卻系統將太陽能面板效率提高20%

        發布日前:2020-06-09 瀏覽次數:4083

          近日,《自然—可持續發展》發表阿卜杜拉國王科技大學成果稱,該校研究人員開發的冷卻系統將太陽能面板效率提高了近20%,并且無需外部能源即可運行。

          目前,全球已安裝了600吉瓦以上的太陽能面板,預計總容量每年都會迅速增加。光伏轉換中的一個基本問題是太陽光下太陽能面板的大量發熱,這占總吸收太陽能的75%~96%,大大提高了溫度,降低了太陽能面板的能源效率和壽命。因此,在如阿拉伯沙漠等炎熱環境中,散熱問題變得更加嚴重。

          目前,采用包括制冷或空調在內的常規技術來冷卻太陽能面板消耗的能量往往比通過提高效率獲得的能量要多。來自KAUST海水淡化和再利用中心的研究人員開發了一種概念驗證設備,旨在通過利用地球氣候的自然屬性來解決這一難題。此前,KAUST的研究人員開發了一種含有氯化鈣的聚合物。氯化鈣是一種強力干燥劑,當暴露在潮濕的空氣中時,這種材料會隨著鈣鹽將水帶入凝膠中而逐漸膨脹,最終使其初始重量增加一倍。

          通過將吸收熱量的碳納米管引入聚合物框架,研究小組發現他們可以逆轉這個循環,利用太陽能來觸發水分的釋放。研究人員指出,這種凝膠特性之一是它能夠自我黏附在許多表面,包括太陽能面板的底部。人工日光對照實驗顯示,一種完全填充的凝膠可以觸發釋放出足夠的水分,將面板溫度降低10℃。此后,研究小組建立了一個戶外測試的原型。研究人員觀察到這種凝膠能夠從夜間悶熱的空氣中吸收水分,然后在白天溫度升高時釋放出水分。結果顯示,冬季和夏季在沙特阿拉伯進行的室外現場測試中,它使普通商用太陽能面板的發電量增加了13%-19%,效率提升甚至比室內實驗還要高,研究人員推測,這一變化可能是由于室外傳熱和傳質的改善。

          研究人員稱,這套基于大氣集水的太陽能面板冷卻方案在應用方面幾乎沒有地域限制,并且有可能改善現有和未來光伏電站的電力生產,這可以為更少的CO2排放量或太陽能面板更少地占用土地做出貢獻。隨著太陽能在全球應對氣候變化的努力中占據中心地位,基于大氣集水器的制冷方案代表了邁向可持續性的重要一步。


        相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41893-020-0535-4  


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