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斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們首次證明,可以用一臺(tái)裝置同時(shí)收集來自太陽的熱量和來自外太空的寒冷。他們?cè)?1月8日發(fā)表在Joule期刊上的研究表明,用于收獲太陽能和太空能源的設(shè)備不會(huì)競(jìng)爭(zhēng)土地空間,實(shí)際上可以幫助彼此更有效地運(yùn)作。
可再生能源作為一種經(jīng)濟(jì)有效的化石燃料替代品越來越受歡迎,太陽能頂級(jí)圖表成為全球最受歡迎的產(chǎn)品。但是還有另一個(gè)強(qiáng)大的能源開銷可以執(zhí)行相反的功能 - 外部空間。
“人們普遍認(rèn)為太陽是一種完美的熱源,為人類提供地球上的人類,”該研究的第一作者陳振說,他是斯坦福在山風(fēng)范集團(tuán)的前博士后研究員,現(xiàn)在中國(guó)東南大學(xué)教授。“人們普遍認(rèn)為大自然也為人類提供了外太空作為完美的散熱器。”
物體散發(fā)熱量作為紅外輻射 - 人眼看不到的一種光。大部分輻射通過大氣中的粒子反射回地球,但其中一些輻射進(jìn)入太空,使得在紅外線范圍內(nèi)發(fā)出足夠輻射的表面降至其周圍溫度以下。輻射冷卻技術(shù)反映了大量的紅外線,提供了一種不會(huì)排放溫室氣體的空調(diào)替代品。如果只有兩種技術(shù)可以在一個(gè)屋頂上和平共存,它還可以幫助提高太陽能電池的效率,從而減少更熱的太陽能電池。
陳和他的同事開發(fā)了一種將輻射冷卻與太陽能吸收技術(shù)相結(jié)合的設(shè)備。該裝置由位于輻射冷卻器頂部的鍺太陽能吸收器組成,氮化硅,硅和鋁層封閉在真空中,以最大限度地減少不必要的熱量損失。在太陽能吸收器和氣氛是透明的中紅外范圍的8-13微米,提供用于從所述輻射冷卻器紅外輻射的通道通過,從而使外空間。該團(tuán)隊(duì)證明,該組合裝置可同時(shí)提供24°C的太陽能加熱和29°C的輻射冷卻,太陽能吸收器通過阻擋來自太陽的熱量來改善輻射冷卻器的性能。
“在屋頂上,我們想象一個(gè)光伏電池可以供電,而輻射冷卻器可以在炎熱的夏天讓房子降溫,”陳說。
雖然這項(xiàng)技術(shù)看起來很有希望,但Chen認(rèn)為在將其擴(kuò)展用于商業(yè)用途之前還有很多工作要做。雖然包封設(shè)備的真空可以相對(duì)容易地?cái)U(kuò)大規(guī)模,但是由硒化鋅制成的紅外透明窗口仍然太昂貴,并且太陽能吸收器和輻射冷卻器也可以由更便宜的高性能材料設(shè)計(jì)。Chen認(rèn)為測(cè)試光伏電池在太陽能吸收器中的使用也很重要- 這一想法尚未得到證實(shí)。但是,盡管存在所有這些實(shí)際挑戰(zhàn),該團(tuán)隊(duì)相信這項(xiàng)研究表明可再生能源具有比以前想象的更多的屋頂潛力。
“我認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)徹底改變目前的太陽能電池技術(shù),”陳說。“如果我們的概念得到展示和擴(kuò)大,未來的太陽能電池將具備兩個(gè)功能:電力和冷卻。”
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