太阳能热捕集装置获得超1000摄氏度高温

2024-05-16 11:40:19     来源:科技日报

太阳能热捕集装置。图片来源:《设备》杂志

15日发表在《设备》杂志上的一项概念验证研究显示,瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员使用合成石英捕获太阳能,获得超过1000℃的温度。他们计划用这种方法炼钢和烧制水泥,这也为高碳行业提供清洁能源提供了新思路。

玻璃、钢铁、水泥和陶瓷等材料的制造需要高达1000℃以上的温度,这些行业的能源消耗约占全球能源消耗的25%。

在最新研究中,科研人员将目光聚焦在石英等半透明材料上。这种材料能够捕获阳光,产生所谓的热阱效应。他们制作了一种热捕集装置,将合成石英棒连接到不透明的硅盘上,作为能量吸收器。当他们用相当于136倍太阳光强度的光源照射该装置时,吸收板的温度达到了1050℃,而石英棒的另一端温度仍保持在600℃。

这项研究的通讯作者埃米利亚诺·卡萨蒂表示,研究表明,太阳能热捕集器不仅在低温下有效,而且在远高于1000℃的情况下也能发挥作用。

研究人员还利用热传递模型,对不同条件下石英的热捕集效率进行了模拟分析。结果显示,在较低浓度条件下,热捕集器能达到预期的目标温度,且性能不变。在相同浓度条件下,热捕集器能以更高的热效率实现目标温度。比如,目前最先进的无屏蔽接收器在1200℃、聚光度为500个太阳光时的效率为40%。而用直径74毫米、长度300毫米的圆柱形石英棒屏蔽的接收器,在相同温度和聚光度下可实现70%的效率。

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