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新型材料助力太阳能集热器成本与效率

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常见于聚光太阳能热发电、太阳能热水器中的太阳能集热器设备,无论是维修或安装都不便宜,但它们又是收集热能不可或缺的好帮手。麻省理工学院团队因此开发出一种气凝胶新材料,可以让集热器成本更低廉、效率更高。


太阳能集热器是一种将太阳辐射能转换成热能的设备,常见应用于太阳能热水器、聚光太阳能热发电(Concentrated solar power,CSP)系统中,来自四面八方的阳光会被聚焦到热能接收器(集热器、热交换器等),集热器将辐射能转为热能后,再传给工作流体以不断循环加热。


而集热装置有效收集太阳能热能的关键,是内部要维持高温但外部保持冷却,因此集热器吸热材料上方通常会多覆盖一层透明玻璃板,中间采用真空技术以避免热能损失。然而这种设备安装或维护起来也相对昂贵。


因此麻省理工学院团队决定研发一种新型气凝胶材料。气凝胶是由二氧化硅制成的高度绝缘、轻巧材料,然而它们透光度有限,透射率只约 70%,要开发出完全透明以收集太阳能量的气凝胶,是一条漫长而艰辛的道路,麻省理工学院团队也花了 4 年时间,才设计出透射率 95% 的气凝胶材料,关键在于制造气凝胶的不同材料比例要精确拿捏。


团队趁着冬天在麻省理工学院校园某处屋顶进行实验,新型集热器的吸热材料上覆盖气凝胶盖板,实验结果发现,集热器外部温度低于 0℃、但内部可维持 220℃ 高温。和以前的设备相比,新型集热器设计上更简单、成本更低廉,简简单单就能应用在家用太阳能热水器上。


新论文发表在《ACS Nano》期刊。


Source:科技新报


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