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        隨處可見的泡沫和氣泡膜將引領光熱發電進入低價時代?

        作者:admin 發布日期:2018/6/4 關注次數: 二維碼分享

        太陽能光熱利用的應用范圍包括光熱發電、海水淡化、食品加工、農作物烘干、化學及制冷等諸多領域。然而,即使在晴朗的天氣條件下,能夠到達地球表面的太陽光平均每平方米也只有1000瓦左右。因此,如果要將其應用于上述領域,通常需要使用大量反射鏡或透鏡將陽光集中起來,并使用支撐結構和跟蹤系統來幫助它們跟蹤太陽軌跡,而這種集熱系統的造價往往十分昂貴。

        CSPPLAZA光熱發電網報道:日前,來自美國麻省理工學院的科學家們研發出一種無需反射鏡進行集熱,在正常光照下即可使水沸騰,并產生蒸汽的浮動式熱利用系統,而且這種系統在成本上具有極大優勢,有望讓更多人開始使用太陽能資源。

        據了解,該項目始于2014年,目前已經獲得了非常大的進展。首先這個設備可以在沒有任何光學技術的幫助下達到100攝氏度甚至更高,同時這種新成果的原料非常容易被商業化運用,基本上都是一些常見的泡沫材料和氣泡膜,而組合到一起就可以形成加熱的功能。

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        幾分鐘即可達到最高工作溫度

        據麻省理工學院的機械工程師GeorgeNi介紹,這種浮動式熱利用系統的太陽能接收器包括多層結構,底層由有助于整個結構浮起的泡沫組成,頂層是透明的氣泡膜,讓陽光可以達到位于中間的吸熱層。吸熱層是一個包裹在陶瓷和金屬混合體中的銅片,因為銅是很好的熱導體,它能有效地吸收太陽光所蘊含的熱量。

        一個類似于燈芯的棉條穿過泡沫,到達底層的冷卻水并將其吸到接收器中,在泡沫和吸收層之間放置棉織物幫助擴散吸入的水。水在吸熱層被加熱并產生蒸汽,蒸汽通過一個插槽穿過氣泡膜和吸收層進行采集。

        整體設計的關鍵點在于如何保存它內部的熱量。泡沫可以防止吸熱層接觸底層的冷卻水發生熱量損失,而氣泡膜阻止了蒸汽穿過吸熱層向空氣散熱。這項系統在2015年8月至9月間在麻省理工學院進行了日間屋頂實驗。實驗結果顯示,太陽接收器能在幾分鐘內達到最高工作溫度。

        Ni表示,“我們發現在這個系統中氣泡膜的表現相當令人驚訝,如此常見而又廉價的材料在太陽能應用中竟然能有如此良好性能。它的透明度足以讓太陽光直達吸收層。同時,它的真空氣囊又像一個溫室一樣將吸收的熱量儲存起來,從而達到更高的效率?!?

        造價僅為聚光熱利用系統的1/30 未來會更低

        該系統的研究人員稱,由于他們使用的均為市場中廉價而又常見的材料,系統整體的成本僅約為每平方米6美元。他們建議通過使用更便宜的材料,成本可進一步下降至每平方米2美元。相比之下,使用聚光器跟蹤太陽的太陽能熱利用系統的成本高達每平方米200美元左右。

        據悉,該系統可同時產生高溫蒸汽和低溫蒸汽。其中,蒸汽發生效率約為20%,而低溫水蒸氣發生效率則高達70%。

        這種浮動式熱利用系統短期內有望應用在海水淡化和廢水處理領域。針對海水淡化領域的應用,研究人員將對系統進行調整,以最大限度地提高低溫水蒸氣的生產能力,然后對水蒸氣進行冷凝來進行淡水收集。若用于廢水處理,該系統可以將廢水中的大部分水分變成蒸氣消散到大氣中,只留下少量,更易于管理被濃縮的廢物。

        至于在光熱發電領域的應用,如何給產生的蒸汽加壓是這個系統亟待解決的難題,麻省理工學院的機械工程師、資深作者陳剛表示,“現有的研究成果會鼓勵我們繼續克服挑戰,將該系統向著這一方向不斷完善?!?

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