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研究热电技术 开发废热宝库

发布时间:2019-10-12 22:24:29

2月10日,记者从复旦大学获悉,在不久前于该校举行的“光电对话热电”新能源转换材料研讨会上,众多专家呼吁加强联合攻关,通过光电和热电研究的有机交融,找到解决新能源转换和保存技术难题的有效途径,以推动我国新能源技术发展。

据了解,作为两种极具代表性的新能源转换材料,光电材料和热电材料是目前能源科学研究的热点。光电转换和热电转换虽然在形式上不同,但本质上都是把光子或声子能量转换成电能,其核心是产生电流的载流子。

中科院上海硅酸盐所研究员史迅介绍说,热电材料的特殊之处在于,只要有温差,就能产生电流,哪怕没有一丝阳光。为保持温差,科学家必须千方百计地阻止由原子振动引起的热能传递,即降低材料的热导率。

不过,目前光电、热电转换在实际应用中还有很大局限。例如,太阳能电池存在转换效率低、使用寿命短等问题;热电应用也遭遇瓶颈,如转换效率低、适用材料范围窄等。

热能是一种很有潜力的清洁能源。据美国能源部对初级能源消耗的估算,55%以上的能源最终以废热的形式被释放到环境中。常见的废热源有工业余热、汽车尾气废热和城市固体垃圾焚烧产生的废热等。目前,这些废热大多没有被二次利用。

为打开这座庞大的“废热宝库”,全球科研人员正在研发热电材料,直接将热能与电能进行相互转换,从而把废热转化为电能。

据悉,在我国,武汉理工大学、中科院上海硅酸盐所、神龙汽车公司联合开展的汽车尾气热电发电项目正在进行中。该项目可将汽车尾气中的余热转化为电能。

项目研发出的汽车尾气热电发电台架系统,已经安装在“东风猛士”车型上。目前,研究团队正对示范汽车上的这套系统进行实测,评估其节油效果。

武汉理工大学教授唐新峰表示,以热电发电的方式对汽车尾气进行回收利用,是降低石油消耗的重要途径。如果每辆汽车能回收废热能量10%,每年可节约1300万吨原油。利用纳米复合材料制备的热电发电系统,则有望在“热电优值”(评估材料热电效率的指标)上取得突破,从而把大量污染环境的尾气吸收,转化为源源不断的“绿电”。

与会专家表示,未来热电技术将应用在更多的领域,比如用于空间科学研究的特殊电源、汽车废热发电、工业余热发电等。

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