碳化硅新應(yīng)用,熱電池轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)新高

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

長時間電網(wǎng)級儲能將出現(xiàn)新的解方。美國密西根大學(xué)開發(fā)的熱電池,其熱能轉(zhuǎn)換器效率達到44%,表現(xiàn)也優(yōu)于常見的蒸汽渦輪機,其平均效率為35%。

太陽能、風(fēng)力發(fā)電成本雖然快速下跌,但是只有再生能源價格下降還不夠,因為綠能為間歇性能源,日落或是沒有風(fēng)的時候,還是需要“電池“等儲能系統(tǒng)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(tǒng)。

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,可藉由集中太陽光線來產(chǎn)生熱量又或是使用工業(yè)廢熱,加以儲存起來后,之后就可以善加利用熱能。

現(xiàn)在則又有新的儲熱材料,美國密西根大學(xué)開發(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(dǎo)體材料包圍。當團隊將材料加熱到1,435°C 時,開始輻射各種能隙的熱光子,其中半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(zhuǎn)換效率為44%,且工作溫度還有機會更高。

團隊指出,未來可以使用風(fēng)能或太陽能電廠產(chǎn)生的電力來加熱,或直接吸收工業(yè)制程或太陽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:“我們還沒有達到這項技術(shù)的效率極限,相信在不久的將來,設(shè)備效率將超過44% 達到50%。“(來源:科技新報)

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