【视点】太阳能制冷的绿意生活

来源:发布时间:2017-01-16 09:01:59

太阳能,是清洁的绿色可再生能源,在充满智慧的人类眼中,它是大自然的丰伟馈赠。太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能光伏网……科技可以充分利用自然界的绿色能源为生活增色不少,很显然,新能源利用成为目前家电行业的节能方向之一。

人类开发太阳能已有3000多年的历史,将太阳能作为能源和动力加以利用只有300多年的历史,而真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”、“未来能源结构的基础”则是近些年的事情。

本文介绍的太阳能空调,不是太阳能转化为电能制冷,而是将太阳能转化为热能再用于制冷。今年1月初,这项名为“利用太阳能热的溴化锂—水吸收式制冷装置”获得了国家专利知识产权局的授权,不日即将颁发专利证书。

为什么要开空调?“无非就是天气热的时候,人们需要制冷。”海南泰立来科技有限公司有关负责人夏超主要研究热能制冷技术,他解释,对太阳能空调来说,吸收了越多的太阳光,就越容易收集到更多的热量并加以利用。也就是说,在海南,太阳能制冷技术非常具有吸引力。

海南岛,天气炎热,空调几乎成为每家每户的必需品。在这样一个阳光无尽充足的热带岛屿,太阳能空调是否也可以飞入寻常百姓家呢?

把天然能源转化为冷量

一个吸收太阳热量的机器,怎样吐出冷气呢?

一套完整的太阳能空调分为集热装置、热水制冷机组和室内机。其中热水制冷机组是核心技术运转的空间,海南泰立来科技有限公司获得的“利用太阳能热的溴化锂——水吸收式制冷装置”专利呈现的就是热水制冷机组运转的机理。

夏超把较为复杂的运作原理拆开来讲:先将机器简化,把较为庞大的热水制冷装置简化成两组反应器,发生器、吸收器和冷凝器、蒸发器。

一种叫溴化锂的稀溶液经过炙烤被阳光加热后产生水蒸气,紧接着一部分水蒸气进入到冷凝器中被冷却,随后凝结成液态的水。变成液态的水随后要流入到蒸发器中制冷,这个时候水就从液态变成了气态。随后冷的气态水被浓溶液吸收,变成为原来的稀溶液,便回到了最初的样子。至此,左侧发生器与吸收器里的溴化锂便完成了循环。而冷的溴化锂溶液就像一个抽风机,形成的高强度真空可以辅助右侧的水完成制冷过程,变成冷水,传递到室内机中。

太阳能空调和传统的空调有什么区别?夏超解释,当下,最为常见的空调属于压缩制冷机,以电能为动力,吸收室内热量并排到室外。“不管是制冷还是制热,这种空调完全靠机械来完成,以氟利昂为介质的它对大气层有一定破坏作用,耗能也较大。”

“相较之下,利用热水制冷的原理,以太阳能为驱动能源的太阳能空调在制冷制热时,有节能减排的效果。”夏超说,太阳能制冷系统几乎是自动运转的,比电动压缩制冷系统耗电量低得多,噪音也小。

将光能转化为热能,再转化为冷量,无形中就代表着绿色空调发展的方向。随着科技的进步,太阳能空调虽不算最新技术的产物,但人们对“太阳能制冷”这一概念的了解,远不如“太阳能发电”和“太阳能制热”多。

寻找适合海南的“加热器”

太阳能空调要运转,首先得吸取太阳热量,这一部分在集热装置内完成。

目前市面上在售的太阳能空调集热装置多为槽型抛物面集热器,可收集约200摄氏度的太阳热量。但要在常有台风的海南推广,这个槽型抛物面集热器似乎并不适合,它既不抗风,成本也高。


太阳能空调工作有个原理是:集热温度越高,就越容易制冷。夏超介绍,一般集热温度达到160摄氏度以上就很容易双效制冷。但要在海南推广,除了目前集热效果的槽型抛物面集热器,夏超希望找到适合海南的“加热器”,于是他踏上了一段漫长的“集热”探索。

“集热的温度越高就越容易制冷,也就是说集热的温度没有那么高,就不容易制冷。”夏超坚信:不容易制冷并不代表不能制冷。所以只要找到一个既抗风又有集热功能的集热器,即便它的集热性能不如槽型抛物面集热器,也能让太阳能空调在海南变得实用起来。

考虑了成本和实用性,夏超逼着自己去想办法。于是从2011年开始,夏超从热水袋、露天钢化玻璃等材质开始试起,前后尝试了十几种集热方式,但都以失败告终。“换一种材料,就要替换一个发生系统,十几种材料就做了十几次全套实验,制冷效果均不理想。”夏超说。

实在不行,那就还是集热管吧。从一开始计划尝试用集热管,到后面否定再肯定,夏超犹犹豫豫了很久,单是验证集热管及其系统的性能,夏超就花了一年时间。“集热管可以收集70到100摄氏度的热量,再经过我们研发的 利用太阳能热的溴化锂——水吸收式制冷装置 反应,制冷效果不错。”

为什么“还是用集热管呢?”夏超解释,他一开始就想到了具备抗风性的集热管,虽然其成本比槽型抛物面集热器低,但相比其他材料,成本还是有些高,这才一再想起它,一再又放弃它,如此反复。

研发不怕被否定

套用时下一句网络流行语或许能概括夏超近四年的研发经历:鬼知道他这些年经历了什么。在“利用太阳能热的溴化锂——水吸收式制冷装置”获得专利以前,在夏超的研发获得了较好的成效以前,许多研发环节他都会听到前辈或同行否定的声音。

“我觉得我从未被打倒,相反,我很感激他们,正是因为他们的关注,我才能听到很多不同的意见和声音。”此刻想想前些年,夏超也觉得挺有意思,“他们负责提出问题,抛出质疑,我呢,就负责解决问题。”

毕业于湖南大学的夏超师从“吸附制冷之父”李定宇,他身上有不少科研人员“轴”的一面,不舍得买车、不舍得买房,却把大笔的钱投向技术研发,买材料,租车间。“有时候买材料一次就要好几万,我一点也不心疼,哪怕是很多材料经过一次试验后就成了废料也在所不惜。”夏超说。

夏超在2010年来到海南时,便开始思量是否可以在这片热土上发挥自己在热能制冷领域的研究,在最适合完成光——热——冷转化的地方,并尽量降低生产成本,利用太阳能空调的环保节能,让吹凉风的生活充满绿意。

为了让太阳能空调被大多数老百姓接受,他始终在研发一线,尽可能地优化制冷效果。为了吃透一项技术,夏超只睡四五个小时,一坐就是一天,“家人很支持我,我妻子很纠结,她有时会因为心疼我而劝我放弃。”夏超却很坚定,在热能制冷领域摸爬滚打了14年,他从未觉得枯燥,他始终坚信家电行业的新能源的开发利用迟早有一天可以飞入寻常百姓家。

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201701/16/148959.html

责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
Joule:用可印刷碳阴极增强p-i-n型钙钛矿太阳能电池的可行性:极性反转的起源来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 14:10:16

可印刷的后电极是钙钛矿太阳能电池规模化应用的关键技术。碳电极在n-i-p结构中已广泛应用,但其在p-i-n结构中的应用因界面能量失配而受限。

天津大学叶龙AM:一种通用弹性体增韧剂用于解决高效有机太阳能电池的脆性问题来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 14:08:39

兼具高光电效率与机械弹性的有机太阳能电池对于可穿戴设备至关重要。本文天津大学叶龙等人引入一种广泛适用的策略,使用弹性体SEEPS,其通过精细调节与受体的相容性来实现OSCs的增韧。SEEPS诱导显著的次级弛豫以耗散应变能,使断裂应变提高超过11倍。

吴素娟&李永&刘治科AM:硫代羧酸盐介导的缺陷抑制与碘分子清除:实现22.16%高效稳定CsPbI₃钙钛矿太阳能电池来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 13:57:01

AP中的硫代羧酸盐基团可强螯合欠配位Pb,钝化缺陷并抑制铅泄露;其含氮部分与I形成氢键,抑制碘空位形成。本工作证明了AP作为高效界面调控剂的有效性,并为稳定高效全无机PSCs的多功能分子工程提供了新思路。高效缺陷抑制与能级优化:AP处理显著提升薄膜结晶质量、降低陷阱态密度,并优化钙钛矿/空穴传输层能级对齐,实现高达22.16%的转换效率与1.29V的高开路电压。

李晓东&方俊锋AM:ITO纳米颗粒稳定倒置钙钛矿太阳能电池中空穴传输层的自组装来源:知光谷 发布时间:2025-12-09 13:43:55

近年来,随着自组装分子的应用,倒置钙钛矿太阳能电池的效率迅速提升,但SAM分子易脱附的问题严重制约了器件稳定性。本研究华东师范大学李晓东和方俊锋等人引入功能化的氧化铟锡纳米颗粒,以促进并增强SAM在基底上的自组装。与ITO基底上传统物理吸附、易脱附的OH不同,INPs上的OH基团键合稳定,能耐受溶剂冲洗和长期老化,从而抑制器件老化过程中SAM的脱附。

无机钙钛矿太阳能电池以950小时运行达到迄今为止的最高效率来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-05 14:38:39

无机钙钛矿太阳能电池实现了超过21%的创纪录效率。团队成功解决了长期存在的难题,发明了一种在完全无机钙钛矿太阳能电池上制造耐用保护层的方法。解决退化问题限制钙钛矿太阳能电池采用的主要障碍是快速降解,暴露于湿度、温度或压力等波动的大气条件下,会导致钙钛矿材料在效率和材料性能上迅速下降。

离子液体提高钙钛矿太阳能电池的长期稳定性来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-05 14:34:30

尽管单结钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已突破27%,其商业化进程仍受限于长期运行稳定性的瓶颈。然而,即便在隔绝水与氧等外界应力的条件下,钙钛矿太阳能电池的寿命仍显著短于硅基器件。研究组设计并开发了一系列含乙二醇醚侧链的离子液体,以协同提升钙钛矿太阳能电池的效率与稳定性。该离子液体优先富集于钙钛矿底部,可显著抑制碘化铅的聚集及空隙的形成。

高度透明的钙钛矿太阳能电池效率为18.22%来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-05 14:31:49

印度的一个研究团队研究了基于室温工艺制备的非晶铟锌高导电透明电极在钙钛矿太阳能电池中的应用,这些器件可用于叠层和建筑集成光伏应用。其中包括在钙钛矿太阳能电池的后部透明电极中使用a-IZO。事实上,原型机的效率超过了基于c-ITO器件的15.84%功率转换效率。

Joule:钙钛矿太阳能电池的回收利用来源:知光谷 发布时间:2025-12-05 09:52:48

钙钛矿太阳能电池实现了高效率和低成本制造,但面临着铅管理和有限使用寿命的挑战。近日,香港科技大学ZhouYuanyuan、香港浸会大学GuoMeiyu等人回顾了能够有效回收PSC的材料、设备和工艺特性。研究亮点:1)作者总结了技术经济分析和生命周期评估,这些分析和评估表明,通过多轮材料回收,成本和环境影响大幅降低,并比较了器件架构和功能层的回收途径。

郑州大学张懿强AM:双模式分子调控钙钛矿结晶,实现高效稳定的FAPbI₃太阳能电池与组件来源:知光谷 发布时间:2025-12-04 10:34:21

本研究引入二苯基碳酸酯作为双功能分子调控剂,可同时调控FAPbI薄膜的成核与生长过程。这种协同调控机制获得了均匀、大晶粒的钙钛矿薄膜,并显著降低了缺陷密度。因此,基于DPC的钙钛矿太阳能电池实现了26.61%的冠军效率,优于对照组器件。

周二军&于润楠&谭占鳌Nat Commun:通过晶界缓冲调控拉伸应变实现柔性钙钛矿太阳能电池的高效稳定来源:知光谷 发布时间:2025-12-03 09:24:30

本研究嘉兴学院周二军、北京化工大学于润楠和谭占鳌等人通过引入金属螯合物,调控钙钛矿薄膜的纳米力学性能。该策略不仅聚焦于薄膜的纳米力学特性,还揭示了其物理性能与机械柔韧性之间的内在联系。纳米力学-光电性能协同调控:系统阐明了金属螯合物通过静电作用与氢键调控薄膜模量与应变,同步提升载流子寿命与器件稳定性,为柔性光电器件设计提供新思路。

成都理工大学彭强EES: 介电分子桥使26.60%的高效耐用倒置钙钛矿太阳能电池具有高反向击穿电压来源:先进光伏 发布时间:2025-12-02 14:16:40

实验结果表明,F-CPP处理后的钙钛矿薄膜介电常数提升约2倍,器件瞬态反向击穿电压达-6.6V,为银基钙钛矿太阳能电池中的最高值之一。结论展望本研究通过引入F-CPP介电分子桥,成功实现了钙钛矿太阳能电池效率与反向击穿电压的双重突破,首次系统解决了钙钛矿电池在实际应用中的反向偏压稳定性难题。