記者從東南大學獲悉,日前,東南大學機械工程學院陳震教授團隊與美國加州大學伯克利分校Chris Dames教授團隊聯合在國際知名期刊Joule上發表了題為“4-fold enhancement in energy scavenging from fluctuating thermal resources using a temperature-doubler circuit”的文章,提出了“熱整流”概念,使得人類不間斷利用太陽能成為可能。
陳震教授介紹(shao),廣義(yi)上講,人類(lei)對(dui)可再生能源的(de)(de)研究(jiu)主要集中(zhong)在(zai)對(dui)太陽(yang)這一(yi)大自(zi)然賜予(yu)的(de)(de)理想(xiang)熱源的(de)(de)開發與利用(yong)上,但太陽(yang)東升西(xi)落(luo)的(de)(de)周期性活(huo)動限制了人類(lei)在(zai)夜晚(wan)對(dui)太陽(yang)能的(de)(de)利用(yong)效率(lv)真。而目前通常(chang)的(de)(de)解決辦法一(yi)般是利用(yong)蓄(xu)電池將光伏板在(zai)日(ri)間(jian)發的(de)(de)電或利用(yong)高熱容材料(liao)將白(bai)天(tian)收集的(de)(de)太陽(yang)熱量,存儲起來供(gong)晚(wan)間(jian)使(shi)用(yong)。
受(shou)電(dian)力分配、使(shi)用(yong)方(fang)案的啟(qi)發,中國東南大學和美(mei)國加州大學伯克利分校的科(ke)研(yan)人(ren)員提供了(le)一種新的解(jie)決思路。當前,電(dian)網首先將周期(qi)性(xing)(xing)變化的交流(liu)電(dian)送至用(yong)電(dian)端,而后交流(liu)電(dian)經“電(dian)整流(liu)器”轉化為直流(liu)電(dian)供用(yong)戶(hu)使(shi)用(yong)是一個被廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)的方(fang)法。中美(mei)研(yan)究(jiu)團隊在對(dui)熱(re)二極管等非線性(xing)(xing)熱(re)學器件研(yan)究(jiu)的基礎上,根據(ju)電(dian)與熱(re)的相似性(xing)(xing),提出(chu)了(le)“熱(re)整流(liu)器”的構(gou)想,并綜合理論(lun)與實驗最終驗證,相較(jiao)于傳統(tong)方(fang)法,該(gai)構(gou)想可以將熱(re)-電(dian)轉化功率提高4-8倍。
該“熱整(zheng)流”概念的(de)(de)提(ti)出,不僅(jin)可(ke)以使太陽(yang)能(neng)有了被(bei)24小時不間(jian)斷利用(yong)(yong)的(de)(de)可(ke)能(neng),而(er)且還為(wei)人類從其它任何隨(sui)時間(jian)變化(hua)的(de)(de)溫度場中提(ti)取能(neng)量(liang)提(ti)供(gong)了理論依據。這一研究成果可(ke)以應(ying)用(yong)(yong)到月球、火星基(ji)地的(de)(de)建設(she)中去(qu),進而(er)為(wei)人類進軍太空提(ti)供(gong)持續的(de)(de)能(neng)源(yuan)支持。
同時,該項研究也對熱(re)力學教科書中的一個(ge)基本(ben)常識進行了(le)重新表達,即(ji)將“驅動熱(re)機(ji)(ji)工作必須同時連接一個(ge)熱(re)源和(he)一個(ge)熱(re)沉(chen)”更(geng)新為“如果一個(ge)熱(re)源的溫度周期性發生(sheng)變化,那么(me)它可以獨立驅動熱(re)機(ji)(ji)工作”。
據介(jie)紹,Joule是全世界最權威的(de)學術期刊之一,Cell于(yu)2017年創辦(ban)的(de)能(neng)源旗艦期刊,主要發表能(neng)源領域中(zhong)的(de)最新研究(jiu)發現和科研進展。2021年最新影響因子為41。