太陽能集熱器價格昂貴,麻省理工學院改研發氣凝膠新材料

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 04 日 13:15 | 分類 太陽能 , 尖端科技 , 材料 follow us in feedly


常見於聚光太陽能熱發電、太陽能熱水器中的太陽能集熱器設備,無論是維修或安裝都不便宜,但它們又是收集熱能不可或缺的好幫手。麻省理工學院團隊因此開發出一種氣凝膠新材料,可以讓集熱器成本更低廉、效率更高。

太陽能集熱器是一種將太陽輻射能轉換成熱能的設備,常見應用於太陽能熱水器、聚光太陽能熱發電(Concentrated solar power,CSP)系統中,來自四面八方的陽光會被聚焦到熱能接收器(集熱器、熱交換器等),集熱器將輻射能轉為熱能後,再傳給工作流體以不斷循環加熱。

而集熱裝置有效收集太陽能熱能的關鍵,是內部要維持高溫但外部保持冷卻,因此集熱器吸熱材料上方通常會多覆蓋一層透明玻璃板,中間採用真空技術以避免熱能損失。然而這種設備安裝或維護起來也相對昂貴。

因此麻省理工學院團隊決定研發一種新型氣凝膠材料。氣凝膠是由二氧化矽製成的高度絕緣、輕巧材料,然而它們透光度有限,透射率只約 70%,要開發出完全透明以收集太陽能量的氣凝膠,是一條漫長而艱辛的道路,麻省理工學院團隊也花了 4 年時間,才設計出透射率 95% 的氣凝膠材料,關鍵在於製造氣凝膠的不同材料比例要精確拿捏。

團隊趁著冬天在麻省理工學院校園某處屋頂進行實驗,新型集熱器的吸熱材料上覆蓋氣凝膠蓋板,實驗結果發現,集熱器外部溫度低於 0℃、但內部可維持 220℃ 高溫。和以前的設備相比,新型集熱器設計上更簡單、成本更低廉,簡簡單單就能應用在家用太陽能熱水器上。

新論文發表在《ACS Nano》期刊。

(首圖來源:麻省理工學院

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