储存太阳热能不再需要大镜面科学家研发规模可


发布者:人生就是博尊龙 日期:2019-12-04 13:58


  通常说到太阳储热系统,可能脑袋第一个想到的会是中央轰立着热熔盐塔的庞大镜子阵列,而现在有科学家研发出规模大小由之、放哪都适合,商业与住家都能使用,且 24 小时都运作的太阳能储热系统。

  目前太阳能使用主要分为光电和光热两大部分,其中太阳光电就是较为常见的一片片蓝色太阳能板,太阳光热系统则是用透过一面面镜子将阳光反射在同一点上,产生超过上千度的高温后再加以储存起来。

  不过太阳热能系统由于需要聚集够多的热量,得占用大面积的土地来放置镜片,前置成本相当昂贵,应用仅侷限在公用事业项目,对此,美国休斯敦大学已经研发出商业与家用都可使用的热储能系统,且使用范围非常广泛。

  美国休斯敦大学团队认为,他们研发的太阳能储热系统不仅能用在发电,也对蒸馏、脱盐等海水淡化大有益处,他们透过局部相变材料(Phase Change Material,PCM)与分子储能材料(molecular storage material,MSM),成功捕获并加以储存太阳热能。

  日出日落自然事、也不会天天都是晴朗好天气,因此要如何稳稳锁住太阳热能相当重要,其中 PCM 可随温度变化改变物理性质,并在转换过程中吸收与释放能量,日常生活中的石蜡便是一例,科学家则可根据不同温度范围、不同储热容量等因素,选择合适的材料。

  科学家同时也使用降冰片二烯(norbornadiene)-四环庚烷(quadricyclane)有机化合物做为分子储热系统,将太阳能量以分子形式储存起来,需要使用时再透过光让原子键重新排列,从化合物降冰片二烯转变成四环庚烷,转变过程中就会释放出大量热量,其除了具有极佳的热量释放与比能,也能降低管线使用、避免热量因时间流逝、管线输送而散失。

  使用 PCM 与 MSM 可大幅提高研究的弹性,休斯敦大学机械工程教授 Hadi Ghasemi 指出,可以利用不同的材料与排列组合,用相同概念、不同材料来提高储存温度与效率。

  同时这两种材料之间也用硅气凝胶区隔以维持温度,休斯敦大学团队指出,新型太阳能储热系统 24 小时都能运作,小型设备的运作效率为 73%,更大的太阳能储热设备捕热效率高达 90%。

  研究人员更指出,该设备能够捕获全部光谱的阳光,可立即使用、多余的热量则会转化为分子能量储存。就算是夜晚时分,也能回收高达 80% 热量,日间回收率甚至更高。团队指出,新型太阳储热系统在白天时段能储存超过摄氏 120 度,夜间时分或是阴雨天时,就能将能量转换成分子形式,需要使用时再转换成能量较高的分子。

  虽然目前新太阳热能技术还尚未跨越实验室阶段,但已经有许多科学家与新创公司看好太阳热能商机,各种新奇百怪的设备如雨后春笋般冒出,或许未来太阳储热系统将不再只限于公用事业范围。


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