碳化硅新應用,熱電池轉換效率創(chuàng )新高

作者 | 發(fā)布日期 2024 年 06 月 26 日 14:33 | 分類(lèi) 功率

長(cháng)時(shí)間電網(wǎng)級儲能將出現新的解方。美國密西根大學(xué)開(kāi)發(fā)的熱電池,其熱能轉換器效率達到44%,表現也優(yōu)于常見(jiàn)的蒸汽渦輪機,其平均效率為35%。

太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電成本雖然快速下跌,但是只有再生能源價(jià)格下降還不夠,因為綠能為間歇性能源,日落或是沒(méi)有風(fēng)的時(shí)候,還是需要“電池“等儲能系統輔助,這就包括鋰離子電池、鐵-空氣電池、鹽電池、液流電池或重力電池等各式各樣的系統。

其中熱電池備受矚目,因為可以把諸如沙子、熔鹽、火山灰、碳塊、黏土磚等便宜材料當成儲熱媒介,可藉由集中太陽(yáng)光線(xiàn)來(lái)產(chǎn)生熱量又或是使用工業(yè)廢熱,加以?xún)Υ嫫饋?lái)后,之后就可以善加利用熱能。

現在則又有新的儲熱材料,美國密西根大學(xué)開(kāi)發(fā)的熱光伏電池,使用碳化硅(SiC)做為蓄熱材料,材料被銦、鎵和砷制成的半導體材料包圍。當團隊將材料加熱到1,435°C 時(shí),開(kāi)始輻射各種能隙的熱光子,其中半導體材料能捕獲20%到30%能量。

source:Joule

為了讓材料可以捕獲更多的光子,研究人員在熱光伏電池的半導體后打造一層薄薄的空氣間隙與金反射器,借由“空氣橋“,讓半導體材料能捕捉光子并將多余能量送回儲熱材料。最后總功率轉換效率為44%,且工作溫度還有機會(huì )更高。

團隊指出,未來(lái)可以使用風(fēng)能或太陽(yáng)能電廠(chǎng)產(chǎn)生的電力來(lái)加熱,或直接吸收工業(yè)制程或太陽(yáng)能熱能中的多余熱量,雖然效率或許只有鋰離子電池的一半,但制造和運行起來(lái)更安全、更便宜,仍然具有成本效益,且不再使用有限的礦物資源。

研究作者Stephen Forrest 表示:“我們還沒(méi)有達到這項技術(shù)的效率極限,相信在不久的將來(lái),設備效率將超過(guò)44% 達到50%?!埃▉?lái)源:科技新報)

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