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吸水凝胶可以使太阳能电池板冷却

KAUST开发的冷却系统将原型太阳能电池板的效率提高了20%,并且无需外部能源即可运行。

商业硅光伏面板只能将吸收的阳光中的一小部分转化为电能,而其余的辐射则变成热量。由于太阳能电池板在温度每升高一度时效率较低,因此在诸如阿拉伯沙漠等炎热环境中,散热问题变得更加严重。

不幸的是,采用包括制冷或空调在内的常规技术来冷却太阳能电池板的努力往往消耗的能量比通过提高效率获得的能量要多。现在,由KAUST的海水淡化和再利用中心的Wang Peng领导的团队开发了一种概念验证设备,旨在通过利用地球气候的自然属性来解决这一难题。

以前,KAUST的研究人员开发了一种含有氯化钙的聚合物,该氯化钙是一种强大的干燥剂。当暴露在潮湿的空气中时,这种物质会随着钙盐将水拉入凝胶而逐渐膨胀,最终使其初始重量增加一倍。通过将吸收热量的碳纳米管结合到聚合物骨架中,研究小组发现它们可以逆转这一循环并触发太阳能释放水。

李仁元,博士这名学生现在是Wang小组的博士后研究员,他指出,该凝胶的迷人特性之一是其能够自粘在多种表面(包括太阳能电池板的底面)上的能力。在人造阳光的对照实验表明完全填充的凝胶可以释放出足够的水以将面板温度降低10摄氏度后,研究小组决定在KAUST上制作用于室外测试的原型。

在夏季和冬季,研究人员都观察到凝胶从闷热的过夜空气中吸收水,然后随着白天温度的升高而释放出液体。出人意料的是,太阳能电池板的效率提高幅度甚至超过室内实验,例如,研究人员认为这可能是由于室外传热和传质的改善所致。

李说:“这项工作表明了利用大气水发电来应对气候变化的好处。”“我们相信,这种冷却技术可以满足许多应用的需求,因为水汽无处不在,并且这种冷却技术易于适应不同的规模。对于电子设备,该技术的尺寸可以小到几毫米,而对于电子设备,则可以小到几百平方米。建筑物,甚至更大,用于发电厂的被动冷却。”

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