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东南大学陈震教授团队在国际知名期刊Joule上发表研究论文提出“热整流”概念使得人类不间断利用太阳能成为可能

发布日期:2021-08-30访问次数:195

【东大新闻网8月5日电】(通讯员 陈震)日前,东南大学机械工程学院陈震教授团队与美国加州大学伯克利分校Chris Dames教授团队联合在国际知名期刊Joule上发表了题为“4-fold enhancement in energy scavenging from fluctuating thermal resources using a temperature-doubler circuit”的文章,提出了“热整流”概念使得人类不间断利用太阳能成为可能。

广义上讲,人类对可再生能源的研究主要集中在对太阳这一大自然赐予的理想热源的开发与利用上。但太阳东升西落的周期性活动限制了人类在夜晚对太阳能的利用效率真。而目前通常的解决办法一般是利用蓄电池将光伏板在日间发的电或利用高热容材料将白天收集的太阳热量,存储起来供晚间使用。

受电力分配、使用方案的启发,中国东南大学和美国加州大学伯克利分校的科研人员提供了一种新的解决思路。当前,电网首先将周期性变化的交流电送至用电端,而后交流电经“电整流器”转化为直流电供用户使用是一个被广泛使用的方法。中美研究团队在对热二极管等非线性热学器件研究的基础上,根据电与热的相似性,提出了“热整流器”的构想,并综合理论与实验最终验证,相较于传统方法,该构想可以将热-电转化功率提高4-8倍。该“热整流”概念的提出,不仅可以使太阳能有了被24小时不间断利用的可能,而且还为人类从其它任何随时间变化的温度场中提取能量提供了理论依据。这一研究成果可以应用到月球、火星基地的建设中去,进而为人类进军太空提供持续的能源支持。

同时,该项研究也对热力学教科书中的一个基本常识进行了重新表达,即将“驱动热机工作必须同时连接一个热源和一个热沉”更新为“如果一个热源的温度周期性发生变化,那么它可以独立驱动热机工作”。

东南大学机械工程学院助理工程师赵晓冬和美国加州大学伯克利分校机械系研究生Mitchell Westwood为共同第一作者,东南大学青年首席教授陈震和美国加州大学伯克利分校机械系Howard Penn Brown Chair教授Chris Dames为共同通讯作者。

据介绍,Joule是全世界最权威的学术期刊之一Cell于2017年创办的能源旗舰期刊,主要发表能源领域中的最新研究发现和科研进展。2021年最新影响因子为41。

原文链接:https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(21)00295-6

  


供稿:机械工程学院