研究人员设计了高效的研究夜间低成本系统来夜间发电

2022-01-12 17:40:00关军琼导读研究人员设计了一种离网低成本的模块化能源，该能源可以在夜间高效发电。设计该系统使用商用技术，高效最终可以帮助满足城市夜间照明的成本需求或为发展

研究人员设计了一种离网低成本的模块化能源，该能源可以在夜间高效发电。系统该系统使用商用技术，发电最终可以帮助满足城市夜间照明的研究夜间需求或为发展中提供照明。

尽管太阳能电力带来了很多好处，设计它的高效使用在很大程度上取决于阳光的分布，它可以在许多地方是成本有限的，在夜间完全不可用。系统存储白天产生的发电能量的系统通常很昂贵，因此增加了使用太阳能的研究夜间成本。

为了找到更便宜的设计替代方案，斯坦福大学的高效樊善辉带领的研究人员研究了辐射冷却。这种方法利用了周围空气吸收的热量和冷空间的辐射冷却效应所产生的温差来发电。

在光学协会(OSA)的《光学快报》上，研究人员从理论上证明了一种优化的辐射冷却方法，该方法可以通过不需要电池或任何外部能量的屋顶设备每平方米产生2.2瓦特的功率。这大约是实验证明的能量的120倍，足以为模块化传感器(例如在安全或环境应用中使用的模块传感器)供电。

该论文的第一作者范玲玲说：“我们正在努力开发高性能，可持续的照明设备，使每个人，包括发展中和农村地区的人，都能获得可靠且可持续的低成本照明能源。” “模块化能源还可以为各种应用中的离网传感器供电，并将其用于将汽车产生的废热转化为可用功率。”

最大化发电

使用辐射冷却发电的最有效方法之一是使用热电发电机。这些设备使用热电材料通过将热源与设备的冷侧(或辐射冷却器)之间的温差转换为电压来发电。

在这项新工作中，研究人员优化了热电发电的每个步骤，以最大限度地利用屋顶上使用的设备夜间发电。他们改善了能量收集的方式，使更多的热量从周围的空气中流进系统，并加入了新的市售热电材料，从而提高了设备使用能量的程度。他们还计算出，覆盖屋顶一平方米的热电发电机可以在热量损失和热电转换之间取得最佳平衡。

研究小组成员李伟说：“最重要的创新之一是设计一种选择性发射器，该发射器连接到器件的冷端。” “这优化了辐射冷却过程，使发电机可以更有效地消除过多的热量。”

研究人员通过使用计算机建模来模拟具有实际物理参数的系统，从而演示了这种新方法。这些模型忠实地复制了以前的实验结果，并揭示了研究人员设计的优化系统可以接近使用热电转换计算出的最大效率。

除了进行实验外，研究人员还在研究夜间除白天以外的用于操作系统的最佳设计，这可能会扩展系统的实际应用。