Applied Energy | 高儲能密度固固相變材料用於中溫太陽能光-熱-電轉換

原創論文作者太陽能光熱利用

近日，上海先進熱功能材料工程技術研究中心的科研團隊在國際知名期刊Applied Energy（IF=11.446）上在線發表了題為“High energy storage density titanium nitride-pentaerythritol solid–solid composite phase change materials for light-thermal-electric conversion”的研究論文【Applied Energy, 331 (2023) 120377】論文是以沐鸣平台碩士研究生駱榮榮為第一作者🌳，沐鸣謝華清教授和於偉教授共同指導的成果。

成果簡介

為了實現碳中和的目標👮🏿‍♂️，如何有效利用太陽能迫在眉睫🤞🏿。選擇相變材料（PCMs）作為儲能介質是實現實際利用的有效途徑📇，可以解決太陽能的不連續性和不穩定性💇🏽‍♀️。固-固PCMs（SS-PCMs）由於其形狀穩定、無相分離🖕🏽、無腐蝕性等優點👩，引起了人們的關註🤳🏼📽。在本文中🤞🏿，廉價的原材料季戊四醇（PE）被選為儲能介質💇🏽‍♂️，具有局部表面等離子體效應的氮化鈦（TiN）被用作光吸收劑和導熱填料。結果表明，0.2wt%的TiN-復合相變材料（CPCMs）的相變焓仍高達287.8J/g，保持了PE 96.06%的儲能密度🍱，相變溫度為180℃左右🥬，適用於太陽能的中溫利用。此外，0.2wt%的TiN-CPCMs的熱導率提高了109.48%，光熱轉換效率高達90.66%✍️。同時，本文還提出了一種將熱電發電機（TEG）與SS-PCMs相結合的熱電采集器。TiN-CPCMs-TEG系統的平均最大功率比PE-TEG系統高59.26%🥎。系統的總能量也增加了58.99%，這為太陽能的中溫集熱工程應用提供了一些思路👩🏿‍💼。