东南大学机械工程学院陈震教授团队在Joule上发表研究论文 提出“热整流”概念实现太阳能的24小时不间断利用

发布者:机械工程学院发布时间:2021-08-06浏览次数:216

在目前中国对世界“碳达峰、碳中和”承诺的大背景下,科研人员对可再生能源的开发与利用又掀起了新的热潮。广义上讲,人类对可再生能源的研究主要集中于对太阳这一大自然赐予的理想热源的开发与利用。

然而,太阳东升西落的周期性活动限制了人类在晚上利用太阳能。通常的解决思路包括利用蓄电池将白天光伏板发的电、或利用高热容材料将白天收集的太阳热量,存储起来在晚上使用。

受电力分配、使用方案的启发,中国东南大学和美国加州大学伯克利分校的科研人员提供了另一种解决思路。电网将周期性变化的交流电送至用电端,并经过电整流器将交流电转化为直流电供用户使用是一个被广泛使用的方法。在中美两个团队对热二极管等非线性热学器件研究基础上,通过电与热的相似性,他们提出了热整流器的概念。理论和实验表明,相比于传统方法,该构想可以将热-电转化功率提高4-8倍。

另外,该工作还更新了热力学教科书中的基本常识:驱动热机工作必须同时连接一个热源和一个热沉。现在,中美科学团队通过理论和实验表明:如果一个热源的温度周期性发生变化,那么它可以独立驱动热机工作!

该热整流概念不仅可以用于太阳能的24小时不间断利用,还可以用于从其它任何随时间变化的温度场中提取能量。团队成员的梦想是将该技术应用到月球、火星基地的建设中去,为人类进军太空提供能源。

东南大学机械学院的助理工程师赵晓冬和加大伯克利机械系的Mitchell Westwood为共同第一作者,东大青年首席陈震教授和加大伯克利机械系Howard Penn Brown Chair Professor、系主任Chris Dames教授为共同通讯作者。

Joule是全世界最权威的学术杂志之一Cell(细胞)于2017年创立的能源旗舰期刊,主要发表能源领域中的最新研究发现和科研进展。2021年最新影响因子为41。




原文链接:https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(21)00295-6