太阳能是最重要的清洁能源之一,对于人类可谓“取之不尽,用之不竭”,很有希望帮助解决大量使用化石燃料带来的环境问题和能源危机。在各种形式的太阳能利用技术中,把太阳能转换为热能的技术已经非常成熟,以太阳能热水器为代表的工业化产品已经进入了千家万户。不过,在夜间以及阴雨天,这些依靠太阳能的产品就无法满足人们的需求了。为了解决这些问题,科学家们发展了太阳能热储存(solar-thermal energy storage,STES)技术,尤其是利用相变材料(phase change material,PCM)的潜热太阳能热储存技术。
相比于低温相变材料(如有机石蜡),基于中高温相变材料(如熔融盐)的太阳能热储存技术有着更大的容量、更小的体积、更高的储能密度和更广泛的应用范围。然而,当前熔融盐储热材料的导热率一般较低,严重限制了储能系统内的热传递,储能速率低且容易造成局部过热。在熔融盐中加入一些高导热率的填料可以一定程度上解决问题,但是这一策略又会带来其他麻烦,比如反复加热-冷却循环中的相分离问题,以及填料加入带来的潜热储存容量的损失。
近日,上海交通大学邓涛教授、陶鹏副研究员等在Energy&Environmental Science杂志报道了一种巧妙、简单的策略,可以显著加速熔融盐太阳能热储存系统的储能速率,同时完全不影响储存容量。在储能系统中,他们沿太阳光照射路径在熔融盐中设置了一个磁力驱动的可移动网状光热转换器来吸收太阳能,可以在不影响总容量的前提下将太阳能热储存系统的储能速率提高107%。
这种磁加速的移动式储能策略还支持大面积的能量收集和批次化太阳能热储存,容易与各种现有热交换系统集成,有着广阔的应用前景。
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