中國科大團隊實現對太陽和深空24小時全天候冷熱能量捕獲和利用

2022年04月21日17:23

中新社合肥4月21日電(記者 吳蘭)記者21日從中國科學技術大學獲悉,該校團隊近日提出了一種全新的能量利用方法,實現24小時全天候的冷熱能量捕獲和利用。

  相關成果近日發表在國際著名期刊《美國科學院院報》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)上。

  這一成果由該校裴剛教授和鄒崇文研究員聯合研究團隊提出。這一全新的能量利用方法分別以太陽(約6000K)和太空(約3K)為熱源和冷源,巧妙利用光譜自適應智能塗層來解決光熱轉換過程和輻射製冷過程的光譜衝突,實現24小時全天候的冷熱能量捕獲和利用。

  人類社會使用的絕大部分能源均來自於太陽輻射,從熱力學的角度來看,太陽和太空是地球能量循環的終極熱源和終極冷源。然而,目前的光熱轉換和天空輻射製冷都依賴於靜態的光譜選擇性塗層,但兩種過程存在紅外光譜衝突。基於此,團隊創新性提出利用光譜自適應調控機制對太陽熱源和太空冷源進行時間解耦,突破目前對太陽熱源和太空冷源的單一利用方式。

  該工作中,研究團隊研製了一種基於二氧化釩相變材料的多層膜光譜選擇性自適應塗層。實測結果表明,該器件表面溫度在白天可以比環境溫度高170℃,在夜間可以比環境溫度低20℃,具有白天光熱轉換、夜間輻射製冷的自適應功能。器件可以24小時全天候運行,極大提升冷熱能量捕獲的綜合效率。這一研究結果為基於太陽熱源和太空冷源的能量捕獲和高效利用提供了一種全新的途徑。(完)

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