不需要阳光--光伏电池可加热发电     DATE: 2020-03-25 02:06

不需要阳光--光伏电池可加热发电

2011-08-09 16:41 PokerJoker 关注

  麻省理工学院开发出一种新的光伏能量转换系统,可以完全由热供电,不需要阳光就可发电。但是,所涉及的原理并不是新的,只是采用新颖的方式,对材料表面进行工程设计,将热转换成精确调谐波长的光,这些波长经过选择,以匹配光伏电池发电最有效的波长,这就使得新系统比以前的版本效率更高。

 

  

  高效的热光伏系统   来源:麻省理工学院

 

  据《物理评论A》(Physical Review A)杂志介绍,这种微调光的发射,关键在于这种材料有数十亿个纳米坑蚀刻在表面。当这种材料吸收热量时,无论热量是来自太阳,碳氢燃料,衰变的放射性同位素,还是任何其他来源,这种坑面辐射的能量基本上都会具有这些精心选择的波长。

  基于这种技术,麻省理工学院(MIT)的研究人员制造了一种纽扣大小的发电机,用丁烷燃料驱动,使用寿命比同等重量的锂离子电池高3倍以上;这种设备可以即刻充电,只需要把一个小小的新燃料盒按进去就行。另有一款设备是由放射性同位素驱动,会稳定地从放射性衰变产生热量,可以供电30年,不需要或维修,这是航天器的理想电源,这种航天器可远离太阳执行长期任务。

  据美国能源情报署(Energy Information Administration)称,我们使用的所有能源中,92%需要把热能转化为机械能,然后转化为电能,如使用燃料烧开水,驱动涡轮机,连接到一台发电机。但是,今天的机械系统效率比较低,而且不能缩小到传感器、智能手机或医疗监视器等设备所需的小尺寸。

  伊万•赛兰诺维奇(Ivan Celanovic)是麻省理工学院士兵纳米技术研究所(ISN:Institute for Soldier Nanotechnologies)的工程师,他说:“能把各种来源的热量转换成电能,不需要运动部件,这会带来巨大的效益,尤其是如果我们能够做得有效率,相对廉价又能达到小尺寸的话。”

 

  

  刻有纳米洞的钨板,来源:麻省理工学院

 

  早就有人知道,光伏(PV)电池,不必总是在阳光下运行。半个世纪前,研究人员开发了热光伏(thermophotovoltaics),它就相当于可以利用任何热源的光伏电池:例如,用燃烧的碳氢化合物加热一种材料,这种材料称为热发射器,会把热和光辐射到光电二极管上,产生电力。热发射器辐射中包含的远红外线波长,远远多于太阳光谱中出现的,而“低带隙”光伏材料发明不到十年,比标准硅光伏材料可以吸收更多的红外辐射。但大部分的热量还是白白浪费了,所以效率仍然相对较低。